渐近波形估计技术在三维电磁散射问题快速分析中的应用

本文将渐近波形估计技术应用到矩量法中,计算了三维理想导体目标的宽带雷达散射截面(RCS)和单站RCS方向图.用矩量法求解电场积分方程,得到给定频率点、给定方向入射波照射下的导体表面电流密度,应用渐近波形估计技术分别得到频带内任意频率点以及任意角度入射波照射下的导体表面电流密度,进而计算出宽带RCS和单站RCS方向图.计算结果表明渐近波形估计技术与矩量法结合可以逼近矩量法逐点计算的结果,且计算效率大大提高.     

渐近波形估计技术用于介质柱宽角度RCS的计算

基于渐近波开估计（AWE）技术和矩量法（MOM）快速预测任意形状非均匀介质柱体的单站雷达散射截面RCS方向图,采用矩量法求解介质柱的电场积分方程,得到介质柱在某一给定方向入射波照射下的极化电流,然后利用AWE技术将任一角度入射波照射下的极化给定角度附近展开成Taylor级数,通过Pade逼近将Taylor级数转化为有理函数,由此可获得介质柱在任一角度入射波照射下的极化电流,进而计算出RCS方向图。计算结果表明AWE完全能逼近MOM精确计算的曲线,同时可加快计算速度。     

渐近波形估计技术应用于导体柱RCS方向图的快速获取

本文基于渐近波形估计(AWE)技术和矩量法(MOM)快速预测任意形状导电柱体(PEC)的单站RCS方向图.首先采用矩量法求解导体柱的电场积分方程,得到导体柱在某一给定方向入射波照射下的表面电流的低阶矩量,然后利用AWE技术求出在任意方向入射波照射下用有理分式函数表示的表面电流,进而计算出RCS方向图.计算结果表明AWE完全能逼近MOM精确计算的曲线,同时在计算速度上可加快几十倍.     

FMM结合改进自适应MBPE技术快速求解单站RCS

电大目标单站RCS的计算效率已成为积分方程法求解电磁散射问题的关键技术之一.为了快速而准确求解,对已有自适应采样算法进行了改进,不仅适合并行计算,而且提高了搜索效率.最后,将基于改进自适应采样算法的Pade有理逼近与采用快速多极子加速方法的MoM结合求解几个典型实例的单站RCS,数值结果表明了该方法的有效性.     

基于AWE技术的宽角度与宽频带RCS的快速计算

目标的雷达散射截面（RCS）与照射角度和照射频率都有关系,采用渐近波形估计（AWE）技术在角度域和频率域上预测任意形状的理想导体的单站RCS,通过Pade逼近求出给定角度域内任意角度及给定频带内任意频点的表面电流密度分布,进而计算出给定目标的散射场及雷达散射截面。对数值结果与矩量法逐点求解的结果进行了比较,两者吻合较好,而且提高了计算效率。     

三维散射体宽角度RCS的快速算法

基于渐近波形估计（AWE）技术和区域分裂法（DDM）快速预测有限长三维柱体的单站RCS方向图。首先采用区域分裂法结合频域有限差分（FDFD－DDM）把柱体表面的等效电流和磁流在给定的某一角度展开成Taylor级数,然后通过Pade逼近将Taylor级数转化为有理函数,由此可获得柱体在任一角度入射波照射下的表面等效电流和磁波,进而计算出单站RCS方向图。计算结果表明采用AWE技术得到的结果和直接采用FDFD－DDM法得到的结果吻合较好,同时计算效率得到了很大的提高。     

时域有限差分法结合Pade逼近快速获取介质柱宽带RCS频率响应

由于时域信号的计算是在散射体近区内进行的，远区散射场的计算是通过近远场的变换而进行的。采用FDTD法计算散射体的宽频带RCS频率响应时，如果采用频域变换法，需要在很多频点上进行近远场变换计算。为此，本文引入Pade逼近，对FDTD法计算获得的、稀疏的RCS频率响应进行逼近，然后用获得的Pade有理逼近式宽频带RCS频率响应。计算结果表明Pade有理逼近式能很好地逼近FDTD法精确计算的曲线，同时计算速度可加快十多倍。     

广义Cauchy技术加速MOM对介质柱单站RCS的快速求解

本文基于Cauchy技术和矩量法（MOM）快速预测任意截面形状、非均匀介质柱体的单站雷达散射截面（RCS）。首先采用MOM求解介质柱的电场积分方程,得到介质柱在某一给定方向入射波照射下的各低阶矩量的极化电流,然后利用Cauchy技术获得用有理函数模型表示的、在任意角度入射波照射下的极化电流,进而计算出RCS的宽角响应。计算结果表明,Cauchy技术守全能逼近MOM精确计算的曲线,同时可大大加快计算速度。     

箔条感应电流分布和散射特性研究

推导了箔条雷达散射截面(RCS)的计算公式及其衍生的公式;基于矩量法和伽略金法,计算和比较了箔条散射与振子辐射的感应电流分布和远场方向图的差异,讨论了箔条空中姿态对感应电流分布及远场方向图的影响;给出了单站散射和双站散射情形单根箔条平均有效雷达截面的定义和计算公式.     

AWE技术结合矩量法分析某型八木天线

应用AWE技术结合矩量法分析了某型八木天线的辐射特性。首先采用矩量法求解八木天线的电场积分方程，得到某一频率点的电流分布和输入阻抗；通过Pade逼近^[5]获得任意频率的导纳，从而得到该型八木天线的频率响应；给出了天线上的电流分布、输入导纳以及辐射方向图，对AWE／MOM与MOM的计算结果进行了比较，两者比较接近，但AWE／MOM可大大加快计算速度。     

Combining the Higher Order Method of Moments With Geometric Modeling by NURBS Surfaces

This paper introduces the nonuniform rational B-spline (NURBS) surfaces to improve the geometric modeling of the higher order method of moments (MoM). The electric field integral equation (EFIE) is discretized by the hierarchical higher order basis functions and converted to a matrix equation. Then the elements of the impedance matrix are efficiently evaluated by a new set of formulas. The bistatic radar cross sections (RCS) obtained by this new technique are compared with those obtained by the commonly used higher order MoM. The example of a cylinder and a missile shows excellent accuracy of the NURBS surfaces and that of the resultant RCS. Moreover, this new technique can fully exploit the flexibility of the higher order basis functions when the surface is highly curved, whereas the commonly used higher order MoM can not.      

磁场积分方程矩量法中基函数的立体角修正

本文通过考察电磁散射问题矩量法求解中电场积分方程和磁场积分方程的公式 ,分析了在使用三角屋顶基函数情况下传统的磁场积分方程在计算带有棱角的电小尺寸金属物体雷达截面时存在的不足 ,提出了一种基函数的立体角修正技术 ,从而达到了减小计算误差的目的。计算结果表明了算法的有效性。     

Fast RCS computation over a frequency band using method of momentsin conjunction with asymptotic waveform evaluation technique

The method of moments (MoM) in conjunction with the asymptotic waveform evaluation (AWE) technique is applied to obtain the radar cross section (RCS) of an arbitrarily shaped three-dimensional (3-D) perfect electric conductor (PEC) body over a frequency band. The electric field integral equation (EFIE) is solved using the MoM to obtain the equivalent surface current on the PEC body. In the AWE technique, the equivalent surface current is expanded in a Taylor's series around a frequency in the desired frequency band. The Taylor series coefficients are then matched via the Pade approximation to a rational function. Using the rational function, the surface current is obtained at any frequency within the frequency range, which is in turn used to calculate the RCS of the 3-D PEC body. A rational function approximation is also obtained using the model-based parameter estimation (MBPE) method and compared with the Pade approximation. Numerical results for a square plate, a cube, and a sphere are presented over a frequency bandwidth. Good agreement between the AWE and the exact solution over the bandwidth is observed     

微带天线RCS计算

在采用基于混合位积分方程的矩量法分析微带天线RCS时,首先采用二级离散复镜像法求解空域格林函数,从而大大提高了矩量法的计算效率,然后利用三角形网格剖分计算目标,也使得矩量法更适合分析复杂结构.采用本文方法的计算结果也和相关文献的计算结果相一致,从而验证了本文方法的高效性和正确性.     

一种基于Kd-tree射线追踪法的卫星RCS预估方法

针对空间卫星目标的雷达散射截面（RCS）预估问题,提出了一种基于Kd-tree射线追踪法的 改进物理光学（PO）方 法,实现了对具有较强耦合结构的卫星目标电磁特性计算。基于卫星目标的三维面元模型, 建 立了其对应的Kd-tree空间分割描述结构,将其用于射线追踪,结合PO方法就可以得到给定 模型的RCS预估值。数值计算结果表明,改进方法和MoM方法相比,具有相同计算精度但计算 效率高得多,相比单纯PO方法,改进方法也更接近测量值。     

Radar cross section (RCS) modeling and simulation, part 1: a tutorial review of definitions, strategies, and canonical examples

Modeling and simulation strategies for radar cross section (RCS) prediction are reviewed, and a novel FDTD-based virtual RCS prediction tool is introduced in this two-part paper. Part 1 is reserved for a tutorial review. Concepts and definitions related to RCS modeling are outlined. Analytical approaches, i.e., high-frequency asymptotics (HFA), as well as powerful time- and frequency-domain numerical methods, are given. Canonical examples using the finite-difference time-domain (FDTD) Method, the method of moments (MoM), and physical optics (PO) are presented.     

一种快速计算雷达散射截面空域特性的方法

将最佳一致有理逼近理论和矩量法(MoM)相结合,提出了一种新的二维外推技术并对任意形状复杂目标雷达散射截面的空域二维特性进行了快速计算.与渐进波形估计(AWE)技术相比,Maehly逼近的优势在于不需要计算阻抗矩阵元素的高阶导数,能在更宽的范围内精确逼近MoM计算结果,并且很容易和MoM计算机代码相结合.与MoM逐点计...     

Scattering from a cylindrically conformal slotted waveguide arrayantenna

A numerical method is developed to investigate electromagnetic scattering by a cylindrically conformal waveguide-fed slot array. The problem is first formulated in terms of integral equations using the equivalence principle. The integral equations are then solved using the method of moments (MoM) in conjunction with global sinusoidal basis functions and Galerkin's testing procedure. The MoM solution requires the evaluation of the generalized admittance matrices involving various dyadic Green's functions. The slow convergence of the series associated with the summation of waveguide modes is accelerated using the Kummer transformation and the slow convergence of the series associated with the summation of the exterior modes is avoided by using the asymptotic solutions with proper treatment for singular integrals. The evaluation of the excitation vector and scattered field is also accelerated using Watson's transformation and asymptotic solutions. Numerical results are presented to illustrate the scattering characteristics of the cylindrically conformal waveguide-fed slot arrays, such as the effects of curvature, slot thickness, and waveguide termination on the radar cross section (RCS) of the arrays     

海面对低空目标短波散射特性的影响

海上目标散射特性的分析在短波超视雷达的应用中起着极其重要的作用。本文从求解半空间散射问题的矩量法出发，分析研究了海面对目标后向散射截面的影响。数值结果表明，海面与目标间的耦合导致后向散射截面围绕某一固定值上下波动，随高度的增加波动幅度逐渐减小，结合目标在自由空间中的双站散射特性，文中给出了分析和判定海面影响的近似方法。     

二维电大导体目标宽带雷达散射截面的快速计算

在矩量法的基础上,应用空间分解技术将二维电大导体目标剖分成若干子区域,考虑子区域间的耦合,通过累进迭代法计算出目标表面电流,然后结合渐近波形估计技术计算了二维电大导体目标的宽带雷达散射截面.数值计算表明:计算结果与矩量法逐点计算结果相吻合,计算效率大大提高.