实际粗糙地面的电磁散射特征研究

论文摘要

本文首先给出了粗糙面散射的基本理论,讨论了基尔霍夫近似、微扰法和矩量法等粗糙面散射的基本方法。用指数谱粗糙面和高斯谱粗糙面对比说明了地面模拟时选取指数谱的原因,引入了Wang and Schmugge的四成分模型,考虑了不同土壤类型下,土壤湿度与土壤介电常数的关系。根据基尔霍夫标量近似法和驻留相位近似法研究了粗糙面下方介质2中的电磁散射,结合指数粗糙面的自相关函数导出了不同极化状态下指数粗糙面透射波散射系数计算公式。通过数值计算得到了不同极化状态下指数粗糙面透射系数随散射角、散射方位角及入射波频率变化的曲线,讨论了粗糙面参数和入射波频率对不同极化状态透射系数的影响,得出了指数粗糙面透射系数的基本特征和随频率变化的特征。给出了一种计算二维分层介质微粗糙面双站散射系数的解析方法,将各个不同区域的波被视为无数的上行和下行波的叠加而成,这些波的振幅是由两个分界面的边界条件决定。用微扰法的公式计算了一阶散射场,这种方法考虑到了多个分界面之间的散射过程。同时利用基于电流计算的矩量法结合高频基尔霍夫近似的混合算法分析了一维指数谱粗糙地面及其上方二维无限长任意截面导体目标的复合电磁散射特性,并与传统矩量法结果进行了比较和验证。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 国内外研究动态
• 1.3 论文的主要内容及框架
• 第二章 随机粗糙面电磁散射方法概述
• 2.1 粗糙面的散射特性
• 2.2 描述粗糙面的统计参量
• 2.2.1 高度起伏的概率密度函数
• 2.2.2 相关函数
• 2.2.3 功率谱密度
• 2.2.4 结构函数
• 2.2.5 特征函数
• 2.2.6 均方斜度
• 2.3 粗糙面电磁散射的近似方法
• 2.3.1 基尔霍夫近似法
• 2.3.2 微扰法
• 2.4 粗糙面电磁散射的矩量法
• 2.5 数值计算结果及讨论
• 2.6 本章小结
• 第三章 实际地面模型及散射系数计算
• 3.1 一维、二维地面轮廓模拟
• 3.2 土壤的介电特性
• 3.3 地面散射系数计算
• 3.4 本章小结
• 第四章 分层地面散射问题研究
• 4.1 粗糙地面透射问题的KA标量近似研究
• 4.1.1 理论分析
• 4.1.2 数值计算结果与讨论
• 4.2 粗糙地面透射问题的KA驻留相位近似研究
• 4.2.1 理论分析
• 4.2.2 数值计算结果与讨论
• 4.3 分层地面系统电磁散射
• 4.3.1 理论分析
• 4.3.2 数值计算结果与讨论
• 4.4 本章小结
• 第五章 一维粗糙地面上方任意截面目标复合电磁散射研究
• 5.1 引言
• 5.2 MOM求解一维粗糙地面及其上方任意截面目标的复合电磁散射
• 5.3 混合法求解一维粗糙地面及其上方任意截面目标的复合电磁散射
• 5.4 数值计算结果与分析
• 5.5 本章小结
• 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 作者攻读硕士期间参加的科研项目及撰写论文情况