浅议雷达散射界面相关计算知识.docVIP

浅议雷达散射界面相关计算知识飞行器天线，就是飞行器上用来辐射和接收无线电波的装置。其原理就是发射天线将振荡器（发射机）送来的交流电磁能变为向一定空间传播的电磁波（无线电波）能量。接收天线从周围空间获取电磁波能量，并将它传送给接收设备。一般地说，天线尺寸对波长的比值越大，获得的能量也越大。天线具有互易性，作发射或接收时参数不变。对天线参数的要求决定于无线电电子设备的用途。天线的主要参数有：方向图、效率、方向性系数、增益系数、抗干扰系数、极化、和输入阻抗等。飞机天线　主要分通信天线、导航天线和雷达天线。其工作频率从长波、中波、短波直到微波波段。飞机天线应体积小、重量轻、强度高，并做成流线型或隐蔽式或共形，以减小对气动性能的影响。一架现代飞机通常装有一、二十种天线。通信天线依飞行距离远近而异。远程飞机采用高频波段，利用电波经电离层的一次或多次反射实现几百至几千公里的超视距无线电通信，还可以在微波波段借助于卫星中继实现远距离通信。低速飞机用张线天线（飞机本身是辐射器），高速飞机用扁平回线天线。近距离通信天线工作在甚高频和超高频波段，使用马刀天线或印刷天线。导航天线依不同用途采用各种形式的天线，如环状天线与单极子组成的无线电罗盘天线、空腔天线、 V形振子和平衡式环形天线、半波振子和隐蔽式喇叭天线等。雷达天线采用缝隙阵列、卡塞格林（双反射面）天线、抛物面天线、合成孔径天线和相控阵天线等。而本次毕业设计主要研究的是方柱部分，相对而言较简化。 雷达散射截面是度量目标在雷达波照射下所产生回波强度的一种物理量，简称RCS。它是目标的假想面积，用一个各向均匀的等效反射器的投影面积来表示，该等效反射器与被定义的目标在接收方向单位立体角内具有相同的回波功率。一般用符号σ表示目标的雷达散射截面。实际上，一架飞机的RCS不是一个单值，对于每个视角、不同的雷达频率等都对应不同的RCS。例如F-16的某个波段的RCS值正前方为4平方米，而侧向则大于100平方米。 除了用平方米为单位反映雷达散射截面外，另一种更通用的方法是用雷达散射截面的对数值的十倍来表示，符号是σdBsm，单位是分贝平方米（dBsm），即σdBsm＝10lgσ。例如，RCS值0.1平方米对应的是－10分贝平方米（即－10dBsm）。 雷达散射截面既与目标的形状、尺寸、结构及材料有关，也与入射电磁波的频率、极化方式和入射角等有关。无人机上的电磁散射源基本类型包括镜面反射、边缘绕射、尖顶绕射、爬行波绕射、行波绕射和非细长体因电磁突变引起的绕射。当电磁波垂直射入局部光滑目标表面时，在其后向方向上产生很强的散射回波，这种散射称为镜面反射，它是强散射源。当电磁波入射到目标边缘棱线时，散射回波主要来自于目标边缘对入射电磁波的绕射，它与反射不同之处在于一束入射波可以在边缘上产生无数条绕射线，是重要的散射源。对于无隐身措施的常规飞机，它的散射场包括反射和绕射场，主要是镜面反射和边缘绕射起作用。对于隐身飞机，采取多种措施，使镜面反射和边缘绕射基本消失。 在现在电磁场及微波的理论研究中，一般有解析法和数值法两种算法，但解析法脱离实际，很难符合是科学研究，所以通常我们会选择使用数值法进行理论研究。数值方法包含着一个离散化的问题，因为无论在微分方程或者积分方程中，微分或积分所作用的函数都是连续函数，而电子计算机所能处理的函数则是离散函数。数值方法所做的工作就是将微分方程化为差分方程，或将积分方程中的积分化为有限求和，从而建立代数方程，因此它的主要工作是用计算机求解代数方程组。数值方法的优点是，它能解决许多解析法和近似法所不能解决的问题，且可以得到所需要的精确的答案。它的缺点是所求得的答案正确与否需用实验或其它可靠的结果来证明。原则上，数值法可以求解具有任何复杂几何形状的电磁场边值问题，但在实际上，由于对计算机存储容量的要求，执行时间以及解的数字误差等而受到限制，甚至在某些情况下不能进行求解。在此情况下，一种将解析法与计算技术结合起来的所谓准解析法是值得推广的，它要求所求解的问题进入计算机之前，对它先进行解析的预运算。 数值法最常用的是矩量法。矩量法是一种将连续方程离散化为代数方程组的方法，此法对于求解微分方程和积分方程均适用。哈林登(R.F.Harrington)于 1968 年出版的专著中，对用此法求解电磁场问题作了全面而深入的分析，用统一的观点简单扼要地介绍了这种方法。矩量法就是先将需要求解的偏微分方程或积分方程写成带有微分或积分算符的符号方程，再将待求函数表示为某一组选用的基函数的线性组合并代入符号方程，最后用一组选定的权函数对所得的方程取矩量，就得到一个矩阵方程或者代数方程组。剩下的问题就是利用计算机进行大量的数字计算，尤其是矩阵的反演和数字积分等。用此法可以达到所需要的精度，重要的是矩量