CN102062857B - 矩形平板近场雷达散射截面“平顶”效应预估方法 - Google Patents

矩形平板近场雷达散射截面“平顶”效应预估方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种矩形平板近场雷达散射截面“平顶”效应预估方法，当辐射源与矩形平板一个端点的连线与矩形平板之间的夹角为90度时为临界状态，此时辐射源与矩形平板一个端点的连线和R之间的夹角为临界入射角度θ，临界入射角度θ＝arcsin(D/2R)，D为平板长度，R为辐射源到平板的垂直距离，根据几何关系定量地预估出“平顶”的宽度M为对应的临界入射角度θ的两倍。本发明提供了一种简单的近场RCS“平顶”的宽度预估方法，从几何关系的角度定量的预估出近场RCS“平顶”的宽度，解决了本领域的盲点，并且得出的结论较为准确；为分析平板及其构建物的近场散射“平顶”现象提供有利的依据，有助于对各型类平板结构目标的近场RCS进行预测与分析。

Description

矩形平板近场雷达散射截面“平顶”效应预估方法
技术领域
本发明属于电磁兼容性研究领域。
背景技术
在矩形平板目标的法向入射条件(如图1所示)的近场雷达散射截面(简称RCS)结果中存在着较为显著的“平顶”效应，即RCS曲线的最大值不是尖峰而是一个相对平坦的平顶(如图2所示，箭头所覆盖的“平顶”范围)。从已有的研究结果中发现，平顶的“宽度”，即平顶所对应的角度范围是变化的，与矩形平板尺寸、目标与辐射源的间距等参量有关。由于目标的近场RCS与传统的远场RCS有所不同，其辐射源辐射的电磁波不能再假设为平面波，而应该为球面波。所以对于该效应的平顶“宽度”，无法采用传统的远场RCS方法加以预估。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种较为简单准确的矩形平板近场雷达散射截面“平顶”效应预估方法。
本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：矩形平板近场雷达散射截面“平顶”效应预估方法，其特征在于：它包括以下几个步骤：
1)设一辐射源向长度为D的矩形平板发射球面波，在正入射时，辐射源到矩形平板中点的距离为R；
2)建立临界状态几何模型，得出临界入射角度θ；
3)根据“平顶”的宽度M为对应的临界入射角度θ的两倍，得出M＝2θ。
按上述方案，所述的临界状态几何模型为：将正入射时的矩形平板绕矩形平板中点旋转，至辐射源与矩形平板一个端点的连线与矩形平板之间的夹角为90度；辐射源与矩形平板一个端点的连线和R之间的夹角为临界入射角度θ，所得到的临界入射角度θ＝arcsin(D/2R)。
本发明的工作原理为：理想球面波点辐射源在近场区域沿法向照射矩形平板。当平板转动时，目标在一个角度区域内都将对球面波射线产生镜面反射(射线与反射面相互垂直)。由于在该角度范围内产生镜面反射的区域都会出现强的散射值，于是平板的近场RCS呈现“平顶”现象。可以预见，当距离R不同时，会得到不同的散射响应，R越大，产生“平顶宽度”越小。当辐射源与矩形平板一个端点的连线与矩形平板之间的夹角为90度时为临界状态，此时临界入射角度θ＝arcsin(D/2R)，D为平板长度，R为辐射源到平板的垂直距离，根据几何关系定量地预估出“平顶”的宽度M为对应的临界入射角度θ的两倍。
本发明的有益效果为：
1、提供了一种简单的近场RCS“平顶”的宽度预估方法，从几何关系的角度定量的预估出近场RCS“平顶”的宽度，解决了本领域的盲点，并且得出的结论较为准确；
2、为分析平板及其构建物的近场散射“平顶”现象提供有利的依据，有助于对各型类平板结构目标的近场RCS进行预测与分析。
附图说明
图1为矩形平板示意图
图2为矩形平板的近场RCS曲线
图3为矩形平板的“平顶”效应预估方法推导示意图
图4为矩形平板的近场不同距离的RCS“平顶”效应示意图
具体实施方式
图1为矩形平板示意图，矩形平板位于x-z平面，辐射源入射波与法线y的夹角为θ，在矩形平板目标的法向入射条件的近场RCS结果中存在着较为显著的“平顶”效应，如图2所示。
设一辐射源向长度为D的矩形平板发射球面波，辐射源到矩形平板中点的距离为R，当入射波方向与矩形平板端点垂直时为“平顶”效应的临界状态，建立临界状态的几何模型，如图3所示。
图3表示一个理想球面波点源在近场区域沿法向照射矩形平板。图3的(a)为球面波正入射时的状态，当矩形平板沿其中点旋转时，目标在一个角度区域内都将对球面波射线产生镜面反射(射线与反射面相互垂直)。由于在该角度范围内产生镜面反射的区域都会出现强的散射值，于是平板的近场RCS呈现“平顶”现象。可以预见，当距离R不同时，会得到不同的散射响应。R越大，产生“平顶宽度”越小。
当矩形平板旋转至辐射源与矩形平板一个端点的连线与矩形平板之间的夹角为90度，形成如图3的(b)临界状态，此时辐射源、矩形平板中点、矩形平板端点构成直角三角形，辐射源与矩形平板端点的连线和R之间的夹角为临界入射角度θ，得出临界入射角度θ＝arcsin(D/2R)。
根据几何关系定量地预估出“平顶”的宽度M为对应的临界入射角度θ的两倍。
以平板长度D＝0.25m为例，当R＝1m时，M＝2arcsin(D/2R)＝2arcsin(0.25/2)＝14.4°；当R＝2m时，M＝2arcsin(D/2R)＝2arcsin[0.25/(2×2)]＝72°。
通过仿真得到其“平顶”效应曲线如图4所示，可以对比发现，按本发明方法得出的“平顶”的宽度与仿真结果相当吻合。

Claims (1)

1.矩形平板近场雷达散射截面“平顶”效应预估方法，其特征在于：它包括以下几个步骤：
1）设一辐射源向长度为D的矩形平板发射球面波，在正入射时，辐射源到矩形平板中点的距离为R；
2）建立临界状态几何模型，得出临界入射角度θ；
3）根据“平顶”的宽度M为对应的临界入射角度θ的两倍，得出                                               
Figure 2010105820507100001DEST_PATH_IMAGE002
；
所述的临界状态几何模型为：将正入射时的矩形平板绕矩形平板中点旋转，至辐射源与矩形平板一个端点的连线与矩形平板之间的夹角为90度；辐射源与矩形平板一个端点的连线和R之间的夹角为临界入射角度θ，所得到的临界入射角度
Figure 2010105820507100001DEST_PATH_IMAGE004
；
其中，“平顶”效应的具体含义为：在矩形平板目标的法向入射条件的近场雷达散射截面结果中存在着较为显著的“平顶”效应，即RCS曲线的最大值不是尖峰而是一个相对平坦的平顶。
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