海面及其與上方簡單目標的復合電磁散射研究.pdf

1、本文根據復雜背景中電磁波散射理論及相互作用原理，研究了粗糙海面和典型目標的電磁散射特性，主要包括一維、二維改進分形海面模型的電磁散射、非高斯海面電磁散射、海雜波多普勒譜、多個目標復合電磁散射及目標與海面復合電磁散射的研究。主要工作如下： 第一，對傳統的一維、二維分形模型進行了改進。改進分形海面的表面輪廓譜函數在空間波數小于和大于基波波數的情況下分別滿足正冪率譜和負冪率譜的形式。通過比較可以發(fā)現，改進分形海面模型的表面譜函數及相關

2、函數能更好地同有關文獻中的結果相吻合。同時，應用基爾霍夫近似推導并數值計算了改進模型的散射系數和散射強度系數。 第二，基于海浪水平及垂直方向上的不對稱性，應用修正雙尺度模型研究了非高斯海面的電磁散射特性。修正模型的公式中，在經典一階微擾散射系數上增加了一個附加項，它與非高斯海面的雙譜函數成正比，該項反映了海面后向散射系數在逆風和順風向上觀測結果的不對稱性。在修正模型中還考慮了遮蔽效應、曲率效應等因素對散射結果的影響。 第

3、三，應用小斜率近似研究了非高斯海面的電磁散射特性，在求解過程中考慮了三階和四階統參量對散射系數的影響。并在高頻條件下，將小斜率近似方法和幾何光學近似方法進行了統一。 第四，基于二維線性海面模型及粗糙面電磁散射的一階小斜率近似(SSA．1)，推導并得到了海面回波信號多普勒譜的頻移公式；在粗糙面雙尺度模型的基礎上，根據多普勒譜頻移產生的物理機理，分析給出了海面散射回波多普勒譜寬的理論公式。將理論公式計算所得結果與模擬結果及實測數據進

4、行了比較，討論了風速、入射波頻率及入射角等因素對多普勒頻移及展寬的影響。通過比較可以發(fā)現，本文給出的理論公式可以對實測結果進行一定程度的預測。 第五，結合表面等效電磁流法將互易性定理在求解兩個目標耦合散射場中的應用進行了改進。通常目標對入射波的一階散射結果容易求解，但由于耦合效應的復雜性，很難給出二階散射結果的解析形式。本文應用互易性定理給出了求解任意相鄰導體／介質目標二次耦合電磁散射場的公式，并利用表面等效電磁流法將求解散射場

5、公式中的體積分簡化為面積分的形式，降低了求解難度；另外，還推導給出了目標二次耦合散射場之間的關系。 第六，結合等效電磁流法和互易性定理研究了兩相鄰無限長圓柱、圓球等目標的復合電磁散射特征，并將此方法推廣應用到多目標復合電磁散射問題中，而且將計算結果與時域積分方程方法所得計算結果進行了比較。 第七，將數值算法(MOM、MOMI)和互易性定理相結合求解了介質平面及導體海面與其上方二維目標的復合電磁散射問題，結果表明本文方法求