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加载宽带天线和复杂目标RCS研究

高飞  
【摘要】: 本文研究了直立加载天线的输入阻抗、增益等特性,以及复杂目标雷达截 面的计算方法。研究目标为直立加载天线和进气道等电大尺寸目标。研究内容 包括电磁散射理论和数值计算两个领域。针对具体腔体形式各章给出了不同分 析方法。作者创造性的工作体现在: 1、采用矩量法并结合几何绕射理论分析和计算设计了宽带直立加载天线 的输入阻抗、驻波比及增益等特性。然后以位于圆形地板上的单极子天线为例, 利用矩量法结合几何绕射理论的混合法研究了位于有限大地面上的加载天线的 相关特性,并与文献中测量结果进行了比较,最后进行了实验。实验结果与计 算结果基本一致。结果表明,带有LC匹配网络和阻抗变换器的该类天线在 30~400MHz可得到良好的宽带特性。 2、弹跳射线法是目前腔体RCS计算中广泛应用的一种分析其散射场的方 法,本文推导了用于求解散射的详细算式。将该方法用于科研实际,计算了类 J82进气道的散射特性,计算结果与实际测量值对比,吻合良好。由于该方法 源于几何光学方法,所以很容易就可以集成到复杂目标RCS的计算系统中。 3、利用复射线法分析了电大尺寸凹腔的后向散射场。根据射线光学追踪法 发展起来的复射线追踪法,由于复空间坐标维数比实空间增加一倍,因而射线 轨迹搜索将比实空间复杂的多。本文结合科研实际对带有中心锥的凹腔进行了 分析计算,与实验结果吻合良好。 4、给出了具有广义雷达截面的理想导电凸圆柱阴影边界的增量长度绕射系 数。首先,阴影边界附近的非一致性电流用Fock函数近似。近似电流与自由空 间格林函数的乘积在圆柱表面微分条带上积分,可转换到阴影边界的积分,从 而获得增量长度绕射系数,利用幅度的二次多项式近似,该积分可以表示成闭 式解。我们给出了电流近似和积分过程的举例。最后,作为一个例子,我们考 虑一个理想导电球的远区散射场,通过把圆柱的非一致性增量长度绕射系数沿 着球的阴影边界的积分,叠加到球的物理光学远场中,便可得到该理想导电球 的远区散射场。这一修正对于用物理光学远场近似球的总散射场效果明显。 5、对电大尺寸复杂目标RCS计算的关键技术进行了研究。首先讨论了复 杂目标的几何建模方法,然后描述了复杂目标RCS的计算过程,介绍了缝隙计 算的一种实用算法,并与矩量法解进行比较,吻合较好。并对RCS计算中的面 元噪声问题进行了讨论。


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