電磁場面散射和體散射研究及其應(yīng)用.pdf

1、電磁場的面散射與體散射理論的研究，作為電磁面散射和體散射的典型代表，因其在氣象、海洋、環(huán)境、軍事等諸多領(lǐng)域的重要應(yīng)用，成為專家學(xué)者們關(guān)注的熱點(diǎn)。本文主要針對粗糙面及體電磁散射的相關(guān)解析理論進(jìn)行了較深入的研究工作，并對涉及了以上兩種散射理論的植被散射問題給出了新的思路。
　　 粗糙面散射的研究方面，本文就前人解析模型中對粗糙面斜率的隨機(jī)分布特性只做了簡單近似這一問題，針對高斯介質(zhì)粗糙面提出了統(tǒng)計積分方程模型，完整地考慮了粗糙面高度

2、和斜率兩組隨機(jī)特性，建立了較為準(zhǔn)確的散射理論模型。該模型引入了表面法向量的聯(lián)合概率分布函數(shù)來表征法向量之間的聯(lián)合分布規(guī)律；為計算散射幅度統(tǒng)計平均中涉及的多重概率積分，模型引入了具有較明確物理意義的協(xié)方差矩陣分解機(jī)制，并對該分解機(jī)制進(jìn)行了較為完整的理論推導(dǎo)，得到散射功率的分解機(jī)制，從而對散射系數(shù)表達(dá)式中的六重變量積分進(jìn)行了簡化，最終得到散射系數(shù)的簡單解析表達(dá)式。另一方面，針對常規(guī)雙尺度模型的缺陷，從該統(tǒng)計模型和小斜率近似方法出發(fā)，提出了一

3、個改進(jìn)的雙尺度模型來有效地對復(fù)合型粗糙面進(jìn)行建模。改進(jìn)模型將小斜率近似方法所具有的雙尺度特性與統(tǒng)計積分方程模型的特點(diǎn)結(jié)合在一起，不但可以根據(jù)表面參數(shù)自適應(yīng)地調(diào)節(jié)，使得模型可以覆蓋更廣的粗糙度區(qū)域，同時也避免了常規(guī)的雙尺度模型在尺度劃分上的不確定性，從而可以更好的應(yīng)用在諸如海面等復(fù)合型粗糙面電磁散射問題。
　　 體散射的研究方面，針對常規(guī)擴(kuò)展邊界條件方法在計算較大長徑比的散射體時會存在著收斂性的問題，本文提出的迭代方法通過使用若干

4、虛擬面來對一個較長的圓柱體進(jìn)行等體分割，并建立線性方程組的過程中嚴(yán)格滿足分割面上的邊界條件，可以適用于任意長徑比的有限長介質(zhì)圓柱體散射問題；同時將該方法也被應(yīng)用于多個有限長圓柱體的電磁散射問題中，并給出了相應(yīng)的計算方法。由于方法中所應(yīng)用到的分割技術(shù)，可以大大的減小了圓柱體的外包絡(luò)球，從而對于圓柱體的間距可以有更寬松的要求；同時，對于高階近場效應(yīng)不可忽視的情況，本方法在考慮相干散射時不僅僅包括二階效應(yīng)而是同時包括了所有階效應(yīng)，因而更加精確

5、。
　　 植被電磁散射的方面，本文對作為典型矮植被的大豆的后向散射場的進(jìn)行了研究，所采用的方法吸取了分支模型和相位幅度修正模型的長處。在建立植株間分布模型時，考慮到大豆植株在栽種時所具有的準(zhǔn)周期性的特點(diǎn)，引入了天線陣的方法來描述植株間的分布情況。再次，對于粗糙表面的散射貢獻(xiàn)，不同于通常采用的經(jīng)典基爾霍夫近似模型或小擾動模型，本文采用了的本文提出的統(tǒng)計斜率基爾霍夫模型。而在考慮散射體一地面雙徑散射機(jī)制時，對于涉及粗糙面的反射部分，