15、电磁散射计算中不同类型球体的雷达散射截面分析

电磁散射计算中不同类型球体的雷达散射截面分析

1. 引言

在电磁学计算中，矩量法（MoM）与旋转体（BoR）方法相结合，可用于计算多种测试目标的雷达散射截面（RCS）。本文将详细探讨不同类型球体（包括导体球、分层球、介质球和涂覆球）的RCS计算。数值结果通过名为Galaxy的软件计算得出，该软件用C++编写并采用线程并行化。除非另有说明，BoR处理在t维度积分时每个半三角形使用5个子段，介质采用PMCHWT公式，封闭导体使用CFIE（α = 0.5）。

2. 球体的散射理论

对于平面波散射问题，已知平面波沿 -$\hat{z}$ 方向传播，电场沿 $\hat{x}$ 方向且振幅为单位1，散射远场电场的精确值为：
$E_s(\theta_s, \varphi_s) = \frac{e^{-jk_0r}}{k_0r} \left( \cos \varphi_s S_1(\theta_s) \hat{\theta} - \sin \varphi_s S_2(\theta_s) \hat{\varphi} \right)$
其中：
$S_1(\theta) = \sum_{n = 1}^{\infty} j^{n + 1} \left( A_n \frac{P_n^1(\cos \theta)}{\sin \theta} - j B_n \frac{d}{d\theta} P_n^1(\cos \theta) \right)$
$S_2(\theta) = \sum_{n = 1}^{\infty} j^{n + 1} \left( A_n \frac{d}{d\theta} P_n^1(\cos \theta) - j B_n \frac{P