電磁散射的計(jì)算和測(cè)量：電子科學(xué)與技術(shù)

第1章 電磁散射的基本理論
1.1 Maxwell方程1
1.2 邊界條件3
1.3 位函數(shù)和波方程4
1.4 波方程的基本解5
1.4.1 平面波6
1.4.2 柱面波7
1.4.3 球面波10
1.5 Green函數(shù)11
1.6 StrattonChu方程12
1.6.1 矢量Green定理13
1.6.2 StrattonChu方程13
1.7 互易定理和反應(yīng)積分方程16
1.8 散射及RCS定義19
1.8.1 散射截面定義19
1.8.2 散射系數(shù)定義24
1.8.3 極化散射矩陣定義25
1.8.4 散射的方向性函數(shù)26
參考文獻(xiàn)28
第2章 電磁散射的嚴(yán)格解
2.1 引言29
2.2 球體的散射30
2.2.1 球面波的基本理論30
2.2.2 理想導(dǎo)電球的散射34
2.2.3 介質(zhì)球的散射40
2.2.4 有介質(zhì)涂敷的導(dǎo)體球的散射43
2.2.5 導(dǎo)體球的振蕩47
2.3 二維散射問(wèn)題53
2.3.1 柱坐標(biāo)中的一般解53
2.3.2 導(dǎo)體圓柱的散射55
2.3.3 介質(zhì)圓柱的散射59
2.3.4 分層圓柱體的散射61
2.3.5 線(xiàn)源激勵(lì)65
2.4 劈的散射66
2.4.1 理想導(dǎo)電劈的繞射66
2.4.2 阻抗劈的繞射71
參考文獻(xiàn)76
第3章 電磁散射的數(shù)值計(jì)算
3.1 引言77
3.2 矩量法77
3.2.1 矩量法的步驟77
3.2.2 細(xì)導(dǎo)線(xiàn)的散射84
3.2.3 二維散射問(wèn)題88
3.2.4 三維散射問(wèn)題104
3.3 有限元法112
3.3.1 有限元的基本步驟112
3.3.2 二維散射問(wèn)題的有限元求解116
3.3.3 三維散射問(wèn)題的有限元求解122
3.3.4 邊界元法128
3.4 時(shí)域有限差分法128
3.4.1 時(shí)域有限差分法介紹129
3.4.2 色散誤差分析137
3.4.3 吸收邊界條件138
3.4.4 遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)計(jì)算153
3.4.5 小結(jié)156
3.5 快速多極子算法156
3.5.1 快速多極子算法的基本公式158
3.5.2 快速多極子算法的物理意義160
3.5.3 快速多極子算法的編程實(shí)現(xiàn)160
3.5.4 快速多層多極子算法163
3.5.5 計(jì)算實(shí)例164
3.6 有限積分法166
3.6.1 Maxwell柵格方程166
3.6.2 方程的物理與代數(shù)性質(zhì)176
3.6.3 算例180
參考文獻(xiàn)188
第4章 電磁散射的高頻近似計(jì)算
4.1 引言192
4.2 幾何光學(xué)法196
4.2.1 Snell定律197
4.2.2 Fermat原理198
4.2.3 能量守恒原理199
4.2.4 幾何光學(xué)的場(chǎng)201
4.3 幾何繞射理論204
4.3.1 邊緣繞射線(xiàn)和Keller錐205
4.3.2 表面繞射線(xiàn)207
4.3.3 頂尖繞射線(xiàn)207
4.3.4 邊緣繞射系數(shù)和邊緣繞射場(chǎng)208
4.3.5 表面繞射系數(shù)和曲面繞射場(chǎng)215
4.3.6 爬行波220
4.3.7 行波散射221
4.3.8 拐點(diǎn)的繞射場(chǎng)222
4.3.9 散射中心223
4.4 物理光學(xué)法224
4.5 物理繞射理論227
4.5.1 物理繞射場(chǎng)和物理繞射系數(shù)227
4.5.2 等效電流法及其對(duì)幾何繞射理論的修正231
4.5.3 增量長(zhǎng)度繞射系數(shù)及其對(duì)物理繞射理論的修正233
4.6 小結(jié)234
參考文獻(xiàn)237
第5章 電磁散射測(cè)量的基本概念
5.1 引言243
5.2 遠(yuǎn)場(chǎng)條件244
5.2.1 RCS測(cè)量的簡(jiǎn)單原理244
5.2.2 遠(yuǎn)場(chǎng)條件245
5.3 柱面波譜和平面波角譜的概念251
5.3.1 柱面波譜251
5.3.2 平面波角譜252
5.3.3 橫向分量At(k)和天線(xiàn)遠(yuǎn)場(chǎng)方向性圖256
5.3.4 全極化平面波譜257
5.4 近場(chǎng)散射和遠(yuǎn)場(chǎng)散射之間的關(guān)系式258
5.4.1 兩天線(xiàn)間的耦合公式和天線(xiàn)測(cè)量的誤差模型258
5.4.2 近場(chǎng)散射和遠(yuǎn)場(chǎng)散射之間的關(guān)系式272
5.4.3 天線(xiàn)和RCS測(cè)量誤差模型的全極化表達(dá)式285
5.5 背景雜波的影響288
5.6 相似原理和縮比測(cè)量289
參考文獻(xiàn)293
第6章 天線(xiàn)和RCS測(cè)試的儀表系統(tǒng)
6.1 概述295
6.2 系統(tǒng)類(lèi)型296
6.2.1 FMCW系統(tǒng)296
6.2.2 幅相接收機(jī)系統(tǒng)302
6.2.3 射頻脈沖系統(tǒng)304
6.2.4 時(shí)域脈沖系統(tǒng)308
6.3 系統(tǒng)指標(biāo)309
6.3.1 系統(tǒng)靈敏度310
6.3.2 系統(tǒng)動(dòng)態(tài)范圍313
6.3.3 不模糊區(qū)域和數(shù)字分辨率314
6.3.4 測(cè)量精度315
6.3.5 脈沖測(cè)量319
6.3.6 頻率擴(kuò)展320
6.3.7 速度和效率327
6.4 接收機(jī)設(shè)計(jì)330
6.5 單站二維成像332
6.5.1 成像基本公式333
6.5.2 一維橫向分辨335
6.5.3 距離多普勒成像算法(RD法)338
6.5.4 卷積反投影法339
6.6 雙站二維成像341
6.6.1 雙站二維成像的幾何關(guān)系342
6.6.2 一維距離分辨344
6.6.3 二維距離分辨345
6.6.4 仿真結(jié)果346
6.7 幾何失真的修正352
6.8 三維成像354
6.8.1 單站平面掃描三維成像算法356
6.8.2 單站平面掃描三維成像算法的仿真359
參考文獻(xiàn)360
第7章 緊縮場(chǎng)技術(shù)
7.1 引言362
7.2 口徑天線(xiàn)的近場(chǎng)研究364
7.2.1 修正Green函數(shù)和口徑繞射的卷積算法364
7.2.2 均勻分布圓形口徑繞射計(jì)算369
7.2.3 均勻分布矩形口徑繞射計(jì)算372
7.2.4 邊緣處理技術(shù)372
7.3 口徑天線(xiàn)近場(chǎng)繞射的相似性375
7.3.1 嚴(yán)格的相似性377
7.3.2 漸近的相似性377
7.4 緊縮場(chǎng)的類(lèi)型378
7.4.1 單反射面緊縮場(chǎng)379
7.4.2 雙柱面緊縮場(chǎng)385
7.4.3 前饋卡塞格侖緊縮場(chǎng)394
7.4.4 單柱面緊縮場(chǎng)397
7.5 緊縮場(chǎng)應(yīng)用中的幾個(gè)問(wèn)題406
7.5.1 靜區(qū)振幅和相位不平度406
7.5.2 高頻性能和低頻性能408
7.5.3 交叉極化410
7.5.4 暗室要求和背景電平413
7.5.5 雙站RCS測(cè)量415
參考文獻(xiàn)420
第8章 電磁散射的室外靜態(tài)場(chǎng)測(cè)量
8.1 引言421
8.2 場(chǎng)地的距離要求422
8.3 場(chǎng)地設(shè)計(jì)方案423
8.3.1 地平面場(chǎng)（地面反射場(chǎng)）423
8.3.2 自由空間場(chǎng)地427
8.4 室外RCS測(cè)試場(chǎng)的背景電平428
8.4.1 場(chǎng)地直接回波428
8.4.2 多路徑效應(yīng)430
8.4.3 目標(biāo)支架及其產(chǎn)生的背景431
8.5 近場(chǎng)修正問(wèn)題434
8.5.1 Melin濾波法434
8.5.2 柱面場(chǎng)修正法437
8.5.3 基于合成孔徑成像的近場(chǎng)修正原理447
8.5.4 三維近場(chǎng)修正466
8.5.5 關(guān)于近場(chǎng)/遠(yuǎn)場(chǎng)散射變換所需雙站散射信息的討論466
參考文獻(xiàn)472
附錄A 三角形上的奇異積分和數(shù)值積分
附錄B 單/雙站等效定理
附錄C 關(guān)于二次輻射傳播函數(shù)積分的計(jì)算