题目：锥形阵列微波辐射计定标源的电磁波散射和发射率研究

微波定标源为微波辐射计的测量提供精确的微波辐射参考，其发射率性能指标和评估精度直接影响着微波辐射计的测量精度。目前，微波定标源发射率的精确评估存在诸多难点。在其微波辐射特性无法整体建模和难以直接测定的情况下，通过确定其对电磁波的反射率r进而获得发射率e（e=1-r），是目前获取定标源发射率的主要途径。本论文主要针对涂覆锥体阵列型定标源发射率计算和测定中的关键问题展开研究，内容包括：（1）计算分析发射率的变化趋势和规律；（2）为定标源发射率测定研究提供电磁散射特性和数值获取方法。本论文首先基于无限大阵列假设，开展对定标源发射率的计算分析（考虑对入射平面电磁波的反射率）。使用周期FDTD（时域有限差分方法）获取其散射场分布；应用基于Floquet模式的方法从散射分布中提取发射率。在此基础上，进行对定标源发射率趋势规律的总结和分析：首先，无论涂覆方锥[1]或圆锥，低频范围内发射率随频率升高；中频范围内可能出现发射率阶降；高频范围内出现与涂覆厚度相关的发射率波动。另外，垂直极化发射率随俯仰角的变化相较水平极化发射率更加明显，并可能出现随俯仰角增大而明显下降的问题。此部分工作，为定标源发射率预估提供了准确的计量方法，同时得到的规律为定标源的设计和应用提供了重要参考。本论文的另一重点在于为定标源的发射率测定研究提供散射分布特征与数值方法（考虑阵列对入射波束的散射）。定标源的发射率测定需要从有限的测得散射信息中标定反射率和发射率，作为标定分析依据的完备散射分布信息由全波散射建模提供。实际尺寸（有限阵列）定标源的电磁散射建模属于电大尺寸问题，本论文应用多种方法并开展相应的算法研究。首先，应用并行FDTD方法，完成对定标源结构的整体散射建模。指出对于MF110材料涂覆的锥体结构，涂层处要满足1/40空间波长的剖分精度。给出并分析了定标源结构的电磁散射特性。通过有限阵列定标源散射建模得到的发（反）射率结果，体现出了与无限大阵列情况计算结果相符的趋势和规律。此部分工作可作为定标源对入射波束散射的基本建模方法，并为后续的算法研究提供了对比分析的依据。然后，针对发射率测定方法研究中考虑多种入射情况的分析需要，本论文首次使用FDTD-PWS（平面波谱合成）方法，完成对定标源结构的电磁散射建模。这种方法针对定标源的结构周期性，将大尺寸问题转化为小尺寸问题的叠加合成，扩展了FDTD在定标源散射分析中的应用灵活性。讨论并给出PWS方法在定标源散射建模中的适用性条件；在此条件下，与整体建模的计算结果相符良好，准确得到各主要散射瓣的分布信息。在获取不同波束入射情况下的散射分布时，FDTD-PWS体现出了远高于整体建模方法的效率。最后，为进一步提高对定标源结构电磁散射的计算精度，本论文尝试使用积分方程的求解方法。首次使用Coifman小波基函数（Coiflet）和标量MFIE（磁积分方程）对尖锥阵列进行散射建模，并开展算法研究。Coiflet基函数的优异特性保证了矩量法应用的可行性和准确性。本论文深入研究算法应用中的关键环节，特别是对矩阵填充中的关键问题给出相应的处理方法和精度分析。Coiflet-MFIE计算结果得到了RWG-CFIE（混合积分方程）方法和FDTD方法建模的对比验证。这一部分的内容为积分方程方法在定标源结构电磁散射建模中的应用研究提供了重要参考。