题目：太赫兹波散射特性研究

太赫兹波谱处于红外和微波频段之间，是从宏观经典理论向微观量子理论、电子学向光子学的过渡区域。相对于微波和红外频段，针对太赫兹频段的研究较为滞后，上世纪90年代以前，一度被称为“太赫兹空白”。近年来，随着太赫兹源及相关器件的发展，太赫兹频段一些优异的物理特性被发现，并且显示出了巨大的应用前景。太赫兹技术的工程应用中，太赫兹成像和探测技术是最重要的两个方面。无论成像技术还是探测技术，都是通过接收目标散射数据重建描写目标特性的基本函数。因此，太赫兹频段散射特性的研究是太赫兹成像及探测技术研究的基础，具有十分重要的意义。论文主要包括如下几个方面：

(1) 利用分屏技术结合图形电磁学法(GRECO)对太赫兹频段复杂目标体雷达散射截面(RCS)进行计算。首先，利用物理光学法(PO)对目标体表面面元的镜面散射进行计算，在此基础上，结合等效电磁流(EMC)法对复杂目标体中棱边的边缘绕射进行计算，最终，通过叠加两者对总散射场的贡献准确获得太赫兹频段复杂目标体的雷达散射截面。针对介质目标体，分析了太赫兹频段介质目标的介电性质，并且依据广义阻抗边界条件计算了介质目标体及涂覆目标体表面吸波材料的反射系数，以电磁场积分方程为基础，结合分屏图形电磁学法计算了太赫兹频段介质、涂覆目标体的雷达散射截面。

(2) 分析并推导了近场雷达散射截面的计算公式，并且针对太赫兹频段近场条件下，物理光学法(PO)由于面元数量巨大引起的遮挡判断耗时过长，以及图形电磁学(GRECO)以像素为计算单位计算误差过大的问题，提出了一种以面元为计算单位，以像素为遮挡判断单位的复杂目标太赫兹波近场雷达散射截面(RCS)的快速计算方法，该方法在保证计算精度的基础上，大大降低了遮挡判断的计算复杂度和时间。基于此方法，分别对理想导体、介质体及涂覆目标体进行了近场雷达散射截面(RCS)计算。

(3) 基于实验测量数据和Drude模型，计算了太赫兹频段金属铁、金、钛、钨和铅的自由电子弛豫时间，计算结果显示其碰撞频率与太赫兹频段频率可以比拟，介电性质处于导体和介质的过渡区间。通过五次多项式拟合，近似给出了太赫兹频段金属铁、金、钛和钨随频率变化的相对介电系数。基于拟合模型，利用广义阻抗边界条件结合分屏图形电磁学法（GRECO）分别计算了太赫兹频段铁、金、钛和钨金属材质导弹目标体的雷达散射截面，并与理想导体的计算结果进行了对比分析。

(4) 利用广义折射介质模型(GRMDM)计算了太赫兹频段含不同比例水份的土壤的介电系数。结合太赫兹频段土壤介电系数的分析，将半空间并矢格林函数引入物理光学方法和等效电磁流方法中，分别对土壤上方复杂目标面元和棱边的电磁模型进行计算处理，从而快速有效地对太赫兹频段土壤上方电大目标体雷达散射截面进行计算。