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题目:太赫兹波目标散射特性的快速计算方法

关键词:太赫兹;雷达散射截面;物理光学法;快速算法

  摘要


太赫兹波是波长介于微波以及红外波之间的电磁波,太赫兹频段主要包含100GHz~10THz频谱区域。太赫兹波相对于雷达目标识别中常用的微波信号有着更高的频率值,意味着太赫兹波在雷达目标识别中能够获得更高的空间分辨率;同时由于其脉冲很短,达到皮秒的量级,也就意味着同时能够取得更高的时间分辨率。太赫兹波以其独特的特性在通信、目标识别、电子对抗等诸多领域产生了重要的意义。

伴随着太赫兹技术的发展,关于太赫兹目标特性的研究工作成为近十年的一项重点研究工作领域,有关太赫兹目标的透射与反射特性的研究已取得一定成绩,而在太赫兹目标散射特性方面的研究工作才刚刚起步。由于目前太赫兹波段雷达散射截面测量系统尚不完善,通过理论方法模拟和计算太赫兹波段雷达散射截面成为研究目标散射特性的主要手段和首选方法。物理光学法由于其在高频段相对较小的计算量和较高的计算效率,被广泛的用于太赫兹波段目标雷达散射截面测量的模拟分析。然而,太赫兹波段目标基本属于超电大尺寸目标,基于面元法剖分后的面元数量将达到百万甚至千万级别,在现有的计算条件下,仍有很大的计算量。目前,国际上关于太赫兹波段目标散射特性快速算法的研究还很罕见。

本文的主要部分为研究了一种基于快速物理光学法计算太赫兹波段目标雷达散射截面的方法。首先将目标散射体分解成若干个子区域,经相位补偿后计算出每个子区域的散射特性,然后经过插值、相位恢复和聚合得到整个散射体的散射特性,并对快速物理光学法在太赫兹波段的应用进行了讨论。

本论文的的研究工作主要包括以下几点:

1. 分析对比了几种加快物理光学法的算法思想,研究了一种基于快速物理光学法计算太赫兹波段目标雷达散射截面的方法。首先将目标散射体分解成若干个子区域,经相位补偿后计算出每个子区域的散射特性,然后经过插值、相位恢复和聚合得到整个散射体的散射特性,并对快速物理光学法在太赫兹波段的应用进行了分析和讨论。

2. 提出了两种面元分组方法,即对比分组和投影分组。分别给出了两种分组方法下的快速物理光学法计算太赫兹波段目标雷达散射截面的结果,并给出了分析比较。仿真结果表明:利用快速物理光学法法计算太赫兹波段目标的雷达散射截面时,能够在保证准确性的前提下,大大提高计算效率,节省计算时间。该研究对于太赫兹波段的快速目标识别和成像有着重要的意义。