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粗糙面电磁散射数值方法研究

作　者: 黄于恒
导　师: 陈萍
学　校: 华中科技大学
专　业: 电磁场与微波技术
关键词: 高斯随机粗糙面电磁散射特性矩量法蒙特卡洛法锥形波
分类号: TN011
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

粗糙表面电磁散射方法的研究,因其在气象、海洋、环境、军事探测等诸多领域的重要应用,成为全世界专家学者持续关注的热点。本文的研究方向是粗糙面电磁散射数值方法,其中矩量法是本文的研究重点。文中利用均方根高度、相关长度和均方根斜率三个统计参数表述随机粗糙面的数学特征。介绍了基于蒙特卡洛法构建一维和二维高斯随机粗糙面数学模型的方法,并用Matlab编程实现了一定统计参数下的一维和二维高斯随机粗糙面。根据麦克斯韦方程组和相关边界条件可以推导出粗糙面电磁散射基本方程。矩量法将基本方程离散,即而将求解积分方程转化为求解矩阵方程。文中给出了矩量法具体的应用步骤、矩阵方程的形式和矩阵元素的求解公式,也讲述了程序编写的方法和流程。在粗糙面和锥形入射波模型的基础上,编程计算了设定参数条件下一维高斯粗糙面的散射系数。通过对结果的分析,验证了文中采用模型和矩量法计算过程的正确性,为今后对二维粗糙面电磁散射矩量法深入研究打下基础。数值计算中遇到不少实际困难,由此可知算法优化研究和专业软件的开发对矩量法技术的发展具有非常重要的意义。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
1 绪论  9-15
  1.1 研究背景及意义  9-10
  1.2 国内外研究概况  10-13
    1.2.1 解析法  10-12
    1.2.2 数值法  12-13
  1.3 研究内容及章节安排  13-15
2 粗糙面电磁散射基本理论  15-21
  2.1 引言  15
  2.2 粗糙面统计模型  15-17
    2.2.1 高度起伏均方根  15-16
    2.2.2 相关长度  16
    2.2.3 均方根斜率  16-17
  2.3 粗糙面电磁散射基本方程  17-19
  2.4 本章小结  19-21
3 用矩量法计算粗糙面电磁散射特性  21-36
  3.1 引言  21
  3.2 矩量法应用基础  21-25
    3.2.1 矩量法数学原理  21-23
    3.2.2 矩量法基函数选取  23
    3.2.3 矩量法求解基本方法  23-25
  3.3 矩量法计算粗糙面电磁散射特性  25-28
  3.4 散射系数计算  28-29
  3.5 数值计算软件平台  29-31
  3.6 矩量法的改进算法介绍  31-34
    3.6.1 FBM 法  31-33
    3.6.2 SMCG 法  33-34
  3.7 本章小结  34-36
4 粗糙面初始建模  36-45
  4.1 引言  36-37
  4.2 一维高斯粗糙面仿真初始化  37-39
    4.2.1 一维高斯粗糙面模型  37
    4.2.2 一维高斯粗糙面生成  37-39
    4.2.3 结果分析  39
  4.3 二维高斯粗糙面仿真初始化  39-44
    4.3.1 二维高斯粗糙面模型  39-42
    4.3.2 二维高斯粗糙面生成  42-43
    4.3.3 结果分析  43-44
  4.4 本章小结  44-45
5 数值计算  45-50
  5.1 引言  45
  5.2 入射波模型建立  45-47
  5.3 散射系数计算  47-49
    5.3.1 散射系数计算  47-48
    5.3.2 结果分析  48-49
  5.4 本章小结  49-50
6 结语与展望  50-52
  6.1 全文总结  50-51
  6.2 后续工作展望  51-52
7 致谢  52-53
8 参考文献  53-56

粗糙面电磁散射数值方法研究

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