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第1章 雷达散射截面1

1.1 雷达散射截面的定义1

1.2 雷达目标散射频率分区4

1.3 复杂目标散射机理7

1.3.1 镜面散射8

1.3.2 非镜面散射12

1.3.3 不同散射贡献的量级比较17

1.4 雷达散射截面减缩及其意义17

1.4.1 雷达散射截面减缩17

1.4.2 雷达散射截面减缩的意义21

1.5 雷达散射截面预估与测量方法24

1.5.1 雷达散射截面预估24

1.5.2 雷达散射截面测量27

参考文献29

第2章 时域有限差分法预估Ⅰ——算法原理31

2.1 FDTD方法基本原理31

2.1.1 FDTD方程31

2.1.2 FDTD的数值稳定性35

2.1.3 FDTD的数值色散性38

2.2 FDTD散射计算基本模型及关键技术39

2.2.1 散射计算基本模型39

2.2.2 吸收边界条件40

2.2.3 入射波的引入45

2.2.4 近场到远场的变换48

2.2.5 时域到频域的变换51

2.3 共形FDTD52

2.3.1 阶梯近似误差及曲线边界处理方法的演变52

2.3.2 共形FDTD实现方法55

2.3.3 与阶梯近似的精度比较57

2.4 可节省内存的R-FDTD及其在散射计算中的应用58

2.4.1 R-FDTD基本原理58

2.4.2 对R-FDTD中导体处理方法的改进61

2.4.3 R-FDTD用于散射计算——方法一64

2.4.4 R-FDTD用于散射计算——方法二67

2.4.5 小结71

2.5 可节省时间的ADI-FDTD及其在散射计算中的应用72

2.5.1 ADI-FDTD公式72

2.5.2 高阶ADI-FDTD76

2.5.3 ADI-FDTD中基于辅助差分方程的PML81

2.5.4 ADI-FDTD中的激励源及连接边界设置86

2.5.5 ADI-FDTD散射计算实例88

2.5.6 ADI-FDTD在等离子体仿真中的应用89

参考文献94

第3章 时域有限差分法预估Ⅱ——网格剖分97

3.1 三维模型的计算机表示97

3.2 基于实体模型的自动网格剖分技术98

3.2.1 实体模型剖分的基本方法98

3.2.2 用八叉树分区法提高剖分效率99

3.2.3 剖分后模型的再显示101

3.2.4 剖分实例103

3.3 基于面元模型的自动网格剖分技术105

3.3.1 剖分原理105

3.3.2 剖分实现106

3.3.3 多边形面元的处理108

3.3.4 剖分实例108

3.3.5 共形网格剖分111

参考文献114

第4章 时域有限差分法预估Ⅲ——典型算例115

4.1 简单目标的宽带散射特性115

4.2 复杂常规目标的宽带散射特性——导弹模型118

4.3 复杂隐身目标的宽带散射特性——F-117A模型121

4.3.1 F-117A高频散射特性124

4.3.2 F-117A低频散射特性125

4.4 锯齿截断减缩非镜面散射的宽带分析129

4.5 等离子体覆盖减缩目标散射的宽带分析140

4.5.1 等离子体隐身技术及其隐身机理140

4.5.2 非磁等离子体的FDTD迭代式——PLRCFD2TD方法147

4.5.3 等离子体覆盖导体平板的RCS减缩149

4.5.4 等离子体覆盖导体柱的RCS减缩152

参考文献156

第5章 时域有限差分法预估Ⅳ——地面目标的特别处理157

5.1 地面及地面上目标的散射模型157

5.1.1 地面的电磁参数157

5.1.2 起伏地面的模拟与光洁度判别158

5.1.3 介质分界面的处理161

5.1.4 地面的散射模型163

5.1.5 地面目标的散射模型165

5.2 色散介质FDTD方法168

5.2.1 递归卷积法168

5.2.2 分段线性递归卷积法174

5.2.3 Z变换方法177

5.2.4 辅助差分方程法179

5.3 吸收边界条件181

5.4 入射波及其引入186

5.4.1 锥形入射波186

5.4.2 入射波的引入187

5.5 近场到远场的变换189

5.6 计算实例190

5.6.1 地面的散射190

5.6.2 地面上简单目标的散射192

5.6.3 地面上复杂目标的散射197

参考文献199

第6章 矩量法预估201

6.1 矩量法的基本原理201

6.2 三角面元剖分和RWG矢量三角基函数203

6.3 矩量法解积分方程206

6.3.1 矩量法解电场积分方程206

6.3.2 矩量法求解磁场积分方程和混合场积分方程210

6.3.3 阻抗矩阵计算的优化210

6.4 奇异性积分的处理213

6.5 快速多极子和多层快速多极子方法216

6.5.1 基本思想217

6.5.2 快速多极子方法的原理与实现218

6.5.3 多层快速多极子方法的原理与实现221

6.6 快速多极子和多层快速多极子方法应用实例223

6.6.1 内谐振散射问题223

6.6.2 无限大导体平面上凹槽的散射228

6.6.3 三维导体目标的散射232

6.7 宽角度RCS快速计算234

6.7.1 面积分方程234

6.7.2 渐近波形估计技术237

6.7.3 计算实例238

参考文献240

第7章 物理光学法预估242

7.1 散射场积分公式及物理光学近似242

7.1.1 无源区散射场的积分公式242

7.1.2 散射场的物理光学近似245

7.2 Gordon面元积分法求散射场246

7.3 涂覆介质面元的散射249

7.4 劈的散射252

7.4.1 物理绕射解252

7.4.2 增量绕射系数解254

7.4.3 等效电流法255

7.5 多次散射256

7.5.1 二次反射场257

7.5.2 绕射-反射场257

7.6 复杂目标建模258

7.6.1 简单几何体组合模型258

7.6.2 面元模型259

7.6.3 参数表面模型260

7.7 面元模型的数据结构261

7.8 可视化显示与消隐处理262

7.8.1 可视化显示262

7.8.2 消隐处理264

7.9 基于图形学的高频RCS预估简介267

7.9.1 目标显示及几何信息提取267

7.9.2 RCS计算268

7.9.3 图形学RCS预估的局限性268

7.10 复杂目标RCS预估实例——航空母舰268

7.10.1 航空母舰的散射机制269

7.10.2 物理光学面元法RCS计算程序检验270

7.10.3 航空母舰舰体散射的面元法计算272

7.10.4 海面对航空母舰RCS的影响277

参考文献280

第8章 雷达散射截面测量282

8.1 RCS测量误差模型与校准282

8.1.1 单极化测量误差模型282

8.1.2 单极化测量校准方法283

8.1.3 全极化测量误差模型284

8.1.4 全极化测量校准286

8.1.5 RCS测量中的低散射背景技术289

8.2 缩比测量的电磁相似律291

8.2.1 相似律的基本理论291

8.2.2 非色散无耗电磁系统的相似律294

8.2.3 色散有耗电磁系统的相似律295

8.2.4 缩比测量对测试系统的要求300

8.2.5 缩比测量对模型制作的要求300

8.3 典型RCS测量系统301

8.3.1 频域RCS测量系统301

8.3.2 时域RCS测量系统305

8.4 瞬态散射测量309

8.4.1 瞬态散射的时域测量方法309

8.4.2 频域最优补偿反卷积技术313

8.4.3 典型目标瞬态散射测量结果与FDTD计算结果的比较315

参考文献319