太赫兹高斯脉冲球体雷达散射截面研究

摘要

选择作为表征散射体对入射波散射能力重要参数的雷达散射截面(RCS)为研究对象,应用时域有限差分法(FDTD)仿真计算了太赫兹高斯脉冲波对亚mm至μm量级尺度的金属铜和三聚氰胺甲醛树脂(MF)微粒的电磁散射.散射目标尺寸取为300μm至3μm,该尺寸与太赫兹波长范围3mm至30μm大致重叠.由于太赫兹带宽很大,该量级大小的微粒散射区间很大部分处在瑞利散射向Mie散射的过渡区,解析解会受到应用范围的限制,所以选择数值计算方法FDTD.即把入射平面波设为宽频带脉冲,其频带宽度覆盖了求解的频率范围,计算散射体对脉冲波的响应并进行傅里叶变换就可以得到散射体的宽频响应.通过选取不同尺寸大小(半径300μm至3μm)、材质(金属铜和三聚氰胺甲醛树脂)、几何构成(实心、空心、双层),对散射目标进行分类和对比,得出了球形微粒的太赫兹波雷达散射截面特性.由于目标的宽频带特性中包含了大量信息,其低频区包含了目标的体积信息,谐振区包含了目标的轮廓信息。