バイスタティック RCS モデリングによる異方性球散乱解析

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この例では、誘電体材料を、誘電率テンソルの対角の項でシミュレートする XFdtd の能力を示しています。ここでの事例は、平面波によって励起された異方性球からのバイスタティックレーダ断面の計算である。 

球は ka = 0.5 のサイズを持つように選択され、k は2π/λで与えられる波数であり、λは自由空間の波長である。このシミュレーションでは、周波数は 300 MHz として選択され、1 m の波長を与えます。さらに、球体の半径は 79.58 mm になります。この例で考慮されている材料の誘電率には、次のような周波数領域のテンソルがあります。

図 1-異方性材料が定義された XF7 マテリアルエディタ

300 MHz では、5 ~ 0.1 j の誘電率が5で、導電率が 0.00167 S/m になります。同様に、オフ対角項 (+/-j) の伝導率は、+/-0.01669 S/m の伝導率に変換されます。XF7 マテリアルエディタに入力されたこのマテリアルのビューを図1に示します。この材料は、対角線上の架空の用語のためにわずかに損失します。対角の架空の用語は、反対の兆候を持っているため、材料に損失を追加しませんが、彼らはそれが gyrotropic になります。

球は適切なサイズの XF7 で作成され、5mm のグリッドでメッシュします。周波数 300 MHz の入射面波は、電界 Z 偏波 (θ方向) で x 方向 (θ = 90 度、φ180度) から入射するように作成されます。この励起により、材料が斜め等方性であった場合、Y 偏光電界は存在しないことになる。 

比較のために、誘電率が5の等方性球の初期計算が行われます。E および H 平面のバイスタティック散乱パターンは、等方性球に対して計算され、図2および3に示されています。E 平面パターンでは、球面の XZ 平面の周りに角度変化がθで、波は270度から入射します。H 面パターンは、180度方向から入射した波によって XY 平面の周囲にφが変化します。共分極プロットは図に表示されますが、交差偏波信号は小さすぎてプロットに表示されません。これは、等方性球に対して期待されます。

図 2-電子平面における等方性球のバイスタティック RCS は、共分極散乱のみを示す。

図 3-共偏光散乱のみを示す H 面の等方性球のバイスタティック RCS

異方性球が等方的なものに置き換えられると、結果の出力は異なります。図4および5に見られるように、バイスタティック散乱パターンは、共分極信号に加えてクロス偏光成分を示す。クロス偏波パターンは、材料の異方性の性質の結果です。

図 4-E 平面における異方性球のバイスタティック RCS は、共偏波と交差分極の両方の散乱を示す。

図 5-H 面の異方性球のバイスタティック RCS は、共偏波と交差分極の両方の散乱を示しています。

近接場では、異方性球に対して Y 偏光電界が見えます。図6では、異方性球を中心とした E 平面内のフィールドの Y 成分について、定常状態フィールドのマグニチュードが表示されています。

図 6-異方性球の E 平面における定常状態 Ey 電界マグニチュード