粗糙面電磁散射及其與目標(biāo)的復(fù)合散射研究.pdf

1、粗糙表面及粗糙面與目標(biāo)的復(fù)合電磁散射研究在微波遙感、雷達(dá)成像、海洋工程、無(wú)線通信、表面光學(xué)和半導(dǎo)體物理等領(lǐng)域均具有重要的實(shí)際應(yīng)用。本論文就粗糙面電磁散射及其與目標(biāo)的復(fù)合散射中的若干問題開展了系統(tǒng)的理論研究工作。首先，研究了隨機(jī)深粗糙度表面、分層介質(zhì)微粗糙面的電磁散射及粗糙面、分層介質(zhì)微粗糙面電磁波透射散射。然后將分層介質(zhì)微粗糙面電磁散射和透射散射的理論運(yùn)用到海面，研究了基于P-M譜的二維各向異性分層海面、改進(jìn)的二維分形模型分層海面的電磁

2、散射和透射散射。最后研究了粗糙面與其下方和上方目標(biāo)的復(fù)合電磁散射問題。主要工作和成果如下： 1.根據(jù)格林矢量第二定理推導(dǎo)出了平面波入射粗糙面時(shí)遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)的數(shù)學(xué)表達(dá)式，進(jìn)一步運(yùn)用基爾霍夫駐留相位近似法得到了深粗糙度高斯粗糙面雙站散射系數(shù)計(jì)算公式，通過數(shù)值計(jì)算討論了深粗糙度高斯粗糙面雙站散射系數(shù)隨介質(zhì)介電常數(shù)、粗糙面相關(guān)長(zhǎng)度和均方根、入射波頻率的變化。 2.運(yùn)用微擾法研究了平面波入射分層介質(zhì)微粗糙面的電磁散射和透射散射、導(dǎo)出了不

3、同極化狀態(tài)下的散射和透射系數(shù)公式。分別采用高斯和指數(shù)型粗糙面來(lái)模擬實(shí)際微粗糙面，結(jié)合它們的功率譜得到了分層介質(zhì)散射和透射系數(shù)計(jì)算公式。通過數(shù)值計(jì)算討論了底層介質(zhì)介電常數(shù)、中間層介質(zhì)介電常數(shù)和厚度、粗糙面相關(guān)長(zhǎng)度及均方根、入射波頻率對(duì)散射和透射系數(shù)的影響，分析了兩種類型分層介質(zhì)微粗糙面的電磁散射和透射散射特性。 3.從格林矢量第二定理出發(fā)，基于微擾法、基爾霍夫駐留相位近似法和基爾霍夫標(biāo)量近似法分別研究了高斯粗糙面的透射散射問題。數(shù)

4、值計(jì)算得到了不同極化狀態(tài)下透射系數(shù)隨散射角、散射方位角及入射波頻率的變化，討論了介質(zhì)介電常數(shù)、粗糙面相關(guān)長(zhǎng)度和均方根、入射波頻率對(duì)不同極化狀態(tài)透射系數(shù)的影響。 4.運(yùn)用分層介質(zhì)微粗糙面電磁散射和透射散射理論，結(jié)合海面P-M譜與改進(jìn)的分形海面模型導(dǎo)出了二維分層海面散射系數(shù)和透射系數(shù)計(jì)算公式，數(shù)值計(jì)算并討論了雙站散射系數(shù)和透射系數(shù)隨中間介質(zhì)介電常數(shù)和厚度、摩擦風(fēng)速、風(fēng)區(qū)范圍、觀察方向與逆風(fēng)方向之間夾角和入射波頻率的變化，得出了雙站散

5、射系數(shù)和透射系數(shù)的基本特征、分區(qū)特征和隨頻率變化的特征。 5.利用矩量法研究了一維高斯和指數(shù)型介質(zhì)粗糙面與其下方二維導(dǎo)體圓柱的復(fù)合電磁散射；數(shù)值計(jì)算并討論了不同粗糙面相關(guān)長(zhǎng)度和均方根、粗糙面下方介質(zhì)的介電常數(shù)、導(dǎo)體圓柱埋藏深度、導(dǎo)體圓柱半徑下復(fù)合散射系數(shù)的變化特征?；诰亓糠ńY(jié)合近似解析法基爾霍夫近似的混合算法分析了一維導(dǎo)體粗糙面與其上方具有任意形狀截面的二維導(dǎo)體目標(biāo)的復(fù)合電磁散射特性，給出了MOM用于求解粗糙面與其上方目標(biāo)的復(fù)