1、電磁散射縮比測量中的相似規(guī)律,SY1102224 呂鳴,經(jīng)典的相似理論 經(jīng)典相似理論的不相容性 相似理論的放寬,縮比測量的意義：,1、由于待測目標(biāo)物形狀多變，材料結(jié)構(gòu)及電參數(shù)復(fù)雜，散射的貢獻(xiàn)主要是高階小量，目前的散射理論尚不能精確地描述任意目標(biāo)的散射特性 2、大型目標(biāo)的散射測量需要極其昂貴的費(fèi)用，將待測目標(biāo)縮小成體積較小的模型后，通過對模型的散射特性進(jìn)行測量從而得到原型的散射特性,縮比測量的依據(jù)：,經(jīng)典相似定律： 如果兩個物理過程遵守同一物理規(guī)律，而表征一個過程的各物理量可以用與 同類的但表征另一過程的物理量乘以常數(shù)c（稱為相似常數(shù),并且對所有這些同類的物理量都相同： = c ）的方法得到，那

2、么這兩個過程就稱為相似的過程,電磁相似定理的推導(dǎo)：,令 得到 對時間和長度的微分變成： 對直角坐標(biāo)分量的微分有：,電磁相似定理的推導(dǎo)：,其中 表示對 的運(yùn)算， 為對 的運(yùn)算 帶入Maxwell方程，有：,電磁相似定理的推導(dǎo)：,整理可得： 令：,經(jīng)典相似定理的不相容性,綜上，若想兩系統(tǒng)相似應(yīng)滿足： 定義縮比因子：,經(jīng)典相似定理的不相容性,方案一（同頻測量）： 此時要求： 若 此時遠(yuǎn)場距離變成：,經(jīng)典相似定理的不相容性,方案二（使用同種材料測量）： 也即： 代入 得到： 第一不相容性！ 第二不相容性！,可能的解決方案,1.研究新的模型材料，使?jié)M足： 簡言之： 可在較寬的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，且無色散； 可在

3、較寬的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，且隨頻率呈線性變化；價格低廉,可能的解決方案,2.放寬相似性法則： 模型實(shí)驗(yàn)最早是源于流體力學(xué)，在流體力學(xué)中相似條件的不相容性比比皆是，而解決的途徑大都是放寬相似性法則，其思想是“工作范圍不同，起主要作用的物理法則也不同，在大范圍內(nèi)不可能相似的，在小范圍內(nèi)往往成為可能”。 前面所分析的經(jīng)典相似率是在所有頻率范圍內(nèi)適用于一切電磁現(xiàn)象的，而我們一般所討論的散射問題往往局限于高頻、遠(yuǎn)場和后向的情況，在高頻時對散射的主要貢獻(xiàn)來源于鏡面反射分量，其次是邊緣繞射分量，再次是尖點(diǎn)散射分量。因此抓住支配散射過程的主要物理現(xiàn)象，去掉次要現(xiàn)象，在這些約束下，就有可能找出一種用于高頻散射的近似相似

4、規(guī)律。,相似性法則的放寬,高頻方法 電磁輻射和散射的三類分析方法：嚴(yán)格解，數(shù)字解，近似解 當(dāng)目標(biāo)的尺寸遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于入射波的波長時，該目標(biāo)稱之為電大尺寸目標(biāo)。,相似性法則的放寬,俄制蘇27殲擊機(jī) 機(jī)長：21.935m 翼展：14.7m,美制AN/APG-77機(jī)載雷達(dá) 工作頻率：X波段（約812GHz，波長：37.525mm）,簡單散射體的RCS,在高頻區(qū)，散射變成了局部效應(yīng)，各散射單元間的相互作用明顯降低。物體的每一部分基本上是單獨(dú)地散射能量，其上的感應(yīng)場只取決于入射波而與其他部分散射的能量無關(guān) 因此，對于形狀較為復(fù)雜的目標(biāo)，我們可以依據(jù)形狀將其分為若干個簡單散射體，通過分別計算各個簡單體的RCS，

5、從而得到目標(biāo)原型的RCS 這樣就相對簡化了感應(yīng)場的計算，同時也簡化了為求得遠(yuǎn)區(qū)散射場和計算RCS所進(jìn)行的物體表面散射場的積分。 而這里所說的簡單散射體是指具有如下特點(diǎn)的簡單形狀散射體：在這些散射體上沒有兩個或者兩個以上分離的散射中心,簡單散射體的RCS,組成復(fù)雜形狀物體的各種簡單散射體可以根據(jù)其表面在兩個相互垂直方向上的曲率半徑進(jìn)行分類:,簡單散射體的RCS,盡管上式給出了簡單散射體散射特性的初步規(guī)律, 但未曾指出 的具體函數(shù)形式。 電子科技大學(xué)的時振棟等人研究了電磁相似性原理后認(rèn)為，簡單散射體的RCS可具體表達(dá)為: 這里，A,B,C 均為與工作波長及目標(biāo)尺寸大小無關(guān)的常數(shù)，而 k=2-n,簡單散射體的RCS,對方形金屬板，已知其RCS為： 在 中，令： 即可得到方形金屬板的RCS,簡單散射體的RCS,對球體，已知