Методика розрахунку ефективної поверхні розсіяння об’єкта складної форми, розташованого на підстильній поверхні з довільним коефіцієнтом відбиття

  • В. С. Хричов Харківський національний університет імені В. Н. Каразіна https://orcid.org/0000-0002-1033-1714
  • М. М. Легенький Харківський національний університет імені В. Н. Каразіна https://orcid.org/0000-0002-5945-4002
Ключові слова: Ефективна поверхня розсіяння, ЕПР, електромагнітне розсіяння, діаграма зворотного розсіяння, підстильна поверхня

Анотація

Актуальність. Наразі важливою проблемою є моделювання розсіяння електромагнітної хвилі на об’єктах складної форми, що розташовані на деякій підстильній поверхні (це може бути військова техніки на тлі асфальту/трави, надводні об’єкти безпосередньо у водному просторі). Такі задачі важливі при проєктуванні нової малопомітної техніки.

Мета роботи. Розглянути існуючу та запропонувати покращення методики вирішення задачі дифракції електромагнітної хвилі на об’єкті складної форми, який розташовано на тлі підстильної поверхні. При цьому, зміна електродинамічних  параметрів підстильної поверхні не повинна призводити до необхідності розраховувати розсіяне усім об’єктом поле.

Матеріали та методи. Розв’язується задача дифракції на об’єкті складної форми, який розташовано на тлі деякої підстильної поверхні. Поверхня може характеризуватись діелектричною (та магнітною) проникністю, комплексним коефіцієнтом відбиття чи поверхневим імпедансом. Для визначення результуючого поля для об’єкта, розташованого над довільною поверхнею розв’язують задачу розсіяння для випадків, коли об’єкт розташовано над ідеально провідною поверхнею та над ідеальним магнетиком.

Результати. Запропонована методика для моделювання розсіяння електромагнітних хвиль об’єктами складної форми, що розташовані над довільною підстильною поверхнею. Проведено чисельні експерименти, що демонструють ефективність цієї методики.

Висновки. Показано, що запропонована у статті методика дозволяє ефективно розраховувати внесок різних підстильних поверхонь у результуюче розсіяне поле складних об’єктів, які на ній розташовані. Для цього не потрібно кожного разу проводити моделювання безпосередньо для об’єкту над конкретною поверхнею. Достатньо провести всього три моделювання: для об’єкта у вільному просторі, а також, коли як підстильна поверхня використовуються ідеальний провідник та ідеальний магнетик. Отримано формули, що дозволяють розраховувати розсіяне цим об’єктом поле для довільної підстильної поверхні.

Завантаження

##plugins.generic.usageStats.noStats##

Біографії авторів

В. С. Хричов, Харківський національний університет імені В. Н. Каразіна

майдан Свободи, 4, м. Харків, 61022, Україна

М. М. Легенький, Харківський національний університет імені В. Н. Каразіна

майдан Свободи, 4, м. Харків, 61022, Україна

Посилання

1. Sukharevsky, OI, et al., Electromagnetic Wave Scattering by Aerial and Ground Radar Objects, 332, O. I. Sukharevsky (ed.), CRC Press, 2014.

2. Jiang, Wang-Qiang, et al. Rectangular Wave Beam Based GO/PO Method for RCS Simulation of Complex Target. Progress In Electromagnetics Research M. 2017;53:53-65. http://dx.doi.org/10.2528/PIERM16102401

3. Gao PC, et al. Parallel shooting and bouncing ray method with virtual divergence factor for fast analysis of scattering from complex targets. Progress in Electromagnetic Research Symposium (PIERS). IEEE, 2016. https://doi.org/10.1109/PIERS.2016.7735193

4. Breglia Alfonso, et al. Comparison of Acceleration Data Structures for Electromagnetic Ray-Tracing Purposes on GPUs [EM Programmer's Notebook]. IEEE Antennas and Propagation Magazine. 2015;57(5):159-176. https://doi.org/10.1109/MAP.2015.2470685

5. Charlotte Blair. HFSS Hybrid Finite Element and Integral Equation Solver and Savant for Large Scale Electromagnetic Design and Simulation. Technical presentation www.ieee.li/pdf/viewgraphs/hfss_hybrid_finite_element_and_integral_equation_solver.pdf

6. Johansen, Peter M. Time-domain version of the physical theory of diffraction. IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 1999;47(2):261-270. https://doi.org/10.1109/8.761065

7. An, Y., et al. FPO-Based Shooting and Bouncing Ray Method for Wide-Band RCS Prediction. Applied Computational Electromagnetics Society Journal. 2014;29(4).

8. Ding Ji, et al. Analysis of transient electromagnetic scattering using the multilevel time domain fast dipole method. Progress In Electromagnetics Research. 2013; 140:401-413. https://doi.org/10.2528/PIER13041003

9. Frank Scharf. Automotive Radar at 77GHz; Coupled 3D-EM/Asymptotic Simulations. / CST STUDIO SUITE – North American Automotive Workshop 2016. www.cst.com/-/media/cst/landing-pages/2016automotive/automotive-radar-at-77ghz-coupled-3demasymptotic-simulations.ashx

10. Charlotte Blair. HFSS Hybrid Finite Element and Integral Equation Solver and Savant for Large Scale Electromagnetic Design and Simulation. Technical presentation www.ieee.li/pdf/viewgraphs/hfss_hybrid_finite_element_and_integral_equation_solver.pdf

11. Bankov SE, Kurushin AA. Calculation of radiated structures using FEKO M .: NPP RODNIK CJSC, 2008. 246 p. [In Russian]

12. Maisels EN Measurement of the scattering characteristics of radar targets. Ed. Kolosova MA, Maisels EN, Torgovanov VA. Moscow: Sov. radio, 1972. 232 P. [In Russian]

13. Kobak VO. Radar reflectors. Moscow: Soviet Radio, 1975. 348 p. [In Russian]

14. Kovalev SV, Nesterov SM, Skorodumov IA. Determination of RCS of objects taking into account re-reflections from the earth's surface. Radio engineering and electronics. 1996;41:1304–1310. [In Russian]

15. Khrychov V, Legenkiy M. Different components of the electromagnetic scattering of complex shape objects. Proceedings of the IEEE microwaves, radar and remote sensing symposium (MRRS-2020), 2020. https://doi.org/10.1109/UkrMW49653.2020.9252733
Опубліковано
2021-06-30
Цитовано
Як цитувати
Хричов, В. С., & Легенький, М. М. (2021). Методика розрахунку ефективної поверхні розсіяння об’єкта складної форми, розташованого на підстильній поверхні з довільним коефіцієнтом відбиття. Вісник Харківського національного університету імені В. Н. Каразіна. Серія «Радіофізика та електроніка», (34), 48-54. https://doi.org/10.26565/2311-0872-2021-34-06