分形表面電磁散射特性研究.pdf

1、為了深入研究電磁波、光波探測信號與不規(guī)則背景表面之間的相互作用機(jī)理及物理本質(zhì)，以便為雷達(dá)目標(biāo)探測、不規(guī)則材料表面的探測與遙感提供必要的理論依據(jù)，利用分形理論對具有分形維度的粗糙表面進(jìn)行建模。分形理論是一門以現(xiàn)實生活和自然界廣泛存在的復(fù)雜且非規(guī)則的幾何形態(tài)為研究對象的新興學(xué)科。具有自相似性、無標(biāo)度性和自仿射性的分形幾何學(xué)出現(xiàn)，為準(zhǔn)確描述海岸線的長度等此類問題提供了有力的工具。
　　研究粗糙表面散射特性時，由于一維和二維隨機(jī)粗糙表面的

2、統(tǒng)計參數(shù)具有一致性，不隨粗糙表面的單向尺度變化而改變，即在一定的標(biāo)度之間存在統(tǒng)計自相似性。可以采用改進(jìn)的Weierstrass函數(shù)來更好地描述具有分形特性的表面。
　　本文首先是針對已知的分形幾何理論及其特征，對自然界中的物體表面采用改進(jìn)的Weierstrass函數(shù)進(jìn)行仿真建模，并分析了不同特征參數(shù)對分形表面粗糙程度的影響。利用電磁波及電磁散射的基本理論，從電磁場中電磁波滿足的亥姆霍茲方程入手，由數(shù)理方程中的格林公式得到介質(zhì)表面分

3、界面散射場的積分方程，并對該積分方程進(jìn)行數(shù)值分析，得到了材料表面介質(zhì)分界面上電磁場及其導(dǎo)數(shù)的嚴(yán)格積分結(jié)果。從而根據(jù)格林函數(shù)的數(shù)值積分，對一維分形函數(shù)隨機(jī)表面電磁散射的散射場進(jìn)行數(shù)值計算。同時，推導(dǎo)出基于基爾霍夫近似理論的二維分形粗糙面散射場，在HH極化條件下，給出了二維分形面的平均散射系數(shù)和平均強度系數(shù)，通過理論分析和數(shù)值計算討論了粗糙面散射特性與面分維、入射波波長等其他參量之間的關(guān)系。
　　其次，本文對一類分形表面散射波信號進(jìn)行