粗糙面及上方目标复合电磁散射特性研究

摘要

粗糙表面及粗糙面与目标的复合电磁散射研究在微波遥感、雷达成像、海洋工程、无线通信、表面光学和半导体物理等领域均具有重要的实际应用。本论文就粗糙面电磁散射及其与目标的复合散射中的若干问题开展了系统的理论研究工作。近似方法主要有基尔霍夫近似和微扰法近似，这种方法公式简单，计算速度快，但精度较低；数值方法主要是矩量法、时域有限差分方法及各种快速算法，其精度较高。本文在比较了几种数值计算方法后选择利用迭代加速运算法MOM方法和互易性定理相结合求解了导体海面和其上方三维目标的复合电磁散射问题。从结果来看，所选方法求解目标与粗糙面复合电磁散射场的效率远高于矩量法等计算方法的计算效率。论文首先研究了随机粗糙度表面电磁波散射。然后研究了粗糙面与其下方和上方目标的复合电磁散射问题。主要工作和成果如下：
　　 本文利用矩量法研究了一维高斯和指数型介质粗糙面与其上方二维目标的复合电磁散射。基于矩量法结合近似解析法基尔霍夫近似的混合算法分析了一维导体粗糙面与其上方具有任意形状截面的二维导体目标的复合电磁散射特性，给出了矩量法(MOM)用于数值算法和互易性定理相结合，求解了导体海面与其上方二维目标的复合电磁散射问题，结果表明本文方法求解目标与粗糙(平)而复合散射场的效率远高于矩量法计算效率。另外，结合物理光学法和互易性定理研究了粗糙海面与其上方二维简单目标(平板)的复合电磁散射问题。