[发明专利]毫米波段内卫星电磁散射特性的数值方法

摘要

本发明公开了一种毫米波段内卫星电磁散射特性的数值方法。针对卫星这种金属介质混合结构，仅需对卫星金属部分建立电场积分方程，介质部分不需要建立方程，最终形成性态良好的方程，便于迭代求解。仅需对卫星金属表面进行网格剖分，不需要对涂敷介质部分进行网格剖分，奇异性容易处理。由于卫星斜长的结构特点，转移因子分量的方向性强，在多层快速多级子的基础上对远场作用采用了加速方法，有效的降低计算内存需求并且节省计算时间。

主权项

1.一种毫米波段内卫星电磁散射特性的数值方法，其特征在于步骤如下:第一步，令均匀平面波照射到一个涂有薄介质层的卫星结构上，在卫星的表面将产生表面感应面电流J_s、面电荷ρ_S、薄介质内产生体极化电流J_pol、体极化磁流M_pol和极化电荷p_s,pol，根据理想导体的电场边界条件，即金属表面的总场切向分量为0，得到涂有薄介质层的卫星结构目标的电场积分方程EFIE，如下[E^inc(r)+E^sca(r)]_tan＝0                                                   (1)其中，下标tan表示电场的切向分量，E^inc表示照射在目标上的电磁波，E^sca表示目标在电磁波照射后产生的散场，散射场的表达形式为:Esca=-jωμ0∫SJS(r′)G‾(r,r′)dS′-jωμ0∫VJpol(r′)G‾(r,r′)dV′+∫VMV(r′)×▿G(r,r′)dV′]]>=-jωμ0∫SJS(r′)G(r,r′)dS′-1ϵ0∫Sρs(r′)G(r,r′)dS′]]>-jωμ0∫VJpol(r′)G(r,r′)dS′-1ϵ0∫Sρs,pol(r′)G(r,r′)dS′-1ϵ0∫SΔρs,pol(r′)G(r,r′)dSΔ′]]>+∫VMV(r′)×▿G(r,r′)dV′---(2)]]>其中,V表示薄介质涂层的体积单元，S表示金属表面单元即薄介质涂层的下表面单元，S^Δ表示薄介质涂层的上表面单元，ω为电磁波的角频率，μ₀和ε₀分别为真空中的磁导率以及介电参数，r和r'分别为场和源的位置坐标，G(r,r')为自由空间的格林函数，表达式为：G(r,r′)=e-jk|r-r′|4π|r-r′|---(3)]]>其中k是自由空间的波数；第二步，将第一步中建立的电场积分方程中的5个未知量转换成金属表面电流密度J_S，5个未知量分别是金属表面电流密度J_S、金属表面电荷密度ρ_S、介质体极化电流密度J_pol、介质层的上下表面极化电荷密度ρ_S,pol和体极化磁流M_pol，其具体表示形式如下，式（1）最终变成：[jωμ0∫SJs(r′)G(r,r′)dS′-1jωϵ0∫S▿′·Js(r′)▿G(r,r′)dS′]]>-jωμ0κ∫V▿′·Js(r′)n^G(r,r′)dS′+κjωϵ0∫S▿′·Js(r′)▿G(r,r′)dS′-κjωϵ0∫SΔ▿′·Js(r′)▿G(r,r′)dSΔ′]]>+jωμ0(μr-1)∫Vn^′×JS(r′)×▿G(r,r′)dV′]tan=Etaninc---(5)]]>第三步，对方程（5）进行矩量法求解，得到矩阵方程，采用多层快速多级子技术加速矩阵求解；第四步，当场源之间的距离满足一定的条件时，只转移场源连线方向上的角谱分量，将转移量降到最低，距离条件为：r_mn＞＞3γD                                                 (6)γ是控制参量，γ越小，越多的非空组可以用快速远场近似来实现，相应结果精度的损失也就越大，远区组数随着γ逐渐增大而减少；第五步，求解矩阵方程，得到电流系数，再根据互易定理由电流系数计算电磁散射参量。