近年來(lái)，太赫茲科學(xué)與技術(shù)的不斷發(fā)展促使太赫茲雷達(dá)在諸多領(lǐng)域產(chǎn)生廣泛應(yīng)用。作為共性基礎(chǔ)問(wèn)題，溝槽結(jié)構(gòu)特性分析是太赫茲雷達(dá)系統(tǒng)論證、設(shè)計(jì)以及實(shí)際應(yīng)用的基礎(chǔ)，也是催生新的雷達(dá)系統(tǒng)形態(tài)的前提。掌握太赫茲頻段溝槽結(jié)構(gòu)特性分析已成為該研究領(lǐng)域一項(xiàng)迫切而重要的任務(wù)。但是，由于太赫茲頻段恰好處于由宏觀電子學(xué)向微觀光子學(xué)過(guò)渡的頻段，目前溝槽結(jié)構(gòu)材料對(duì)太赫茲波的響應(yīng)機(jī)理尚且不明，同時(shí)有效的特性分析計(jì)算方法與實(shí)驗(yàn)測(cè)量手段缺乏，這些問(wèn)題的存在給太赫茲頻段溝槽結(jié)構(gòu)特性分析理解與太赫茲雷達(dá)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用帶來(lái)了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。結(jié)合微波頻段和光學(xué)頻段溝槽結(jié)構(gòu)特性分析技術(shù)研究手段與方法，可為太赫茲頻段溝槽結(jié)構(gòu)特性分析研究提供一定的思路和啟發(fā)。

本文首先在 CST(COMPUTER SIMULATION TECHNOLOGY)微波工作室軟件平臺(tái)進(jìn)行CAD 建模，從簡(jiǎn)單的單一幾何溝槽結(jié)構(gòu)出發(fā)，再到復(fù)雜的陣列幾何結(jié)構(gòu)，分別建立了典型理想導(dǎo)電體 PEC(PERFECT ELECTRICAL CONDUCTOR)材料下十一種的模型。再利用CST軟件平臺(tái)中的 A（ASYMPTOTC）求解器獲得了溝槽結(jié)構(gòu)在太赫茲頻段關(guān)于頻率、方位角、俯仰角的 RCS(RADAR CROSS SECTION)值。接著編寫(xiě)程序?qū)?RCS 導(dǎo)入 MATLAB 生成對(duì)應(yīng)的三維矩陣。然后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加窗處理，又建立了基于轉(zhuǎn)臺(tái)成像方法的CBP(CONVOLUTION BACK PROJECTION)成像算法，（設(shè)定動(dòng)態(tài)顯示范圍等。）該方法可獲得溝槽結(jié)構(gòu)在二維或者三維多普勒平面的成像結(jié)果,并可用于溝槽結(jié)構(gòu)的散射點(diǎn)診斷與分析。而在后續(xù)工作中，通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到實(shí)物模型的 RCS，通過(guò)格式轉(zhuǎn)換程序?qū)⑵鋵?dǎo)入MATLAB 利用算法成像。

1. 陣列溝槽結(jié)構(gòu)目標(biāo)建模與散射回波計(jì)算

1.1 圓板結(jié)構(gòu)

圖所示，溝槽每個(gè)長(zhǎng) 10 毫米，寬、間隔均為 2 毫米，槽深 1.5 毫米。

圖 1. 陣列溝槽結(jié)構(gòu) 1

1.2 方板結(jié)構(gòu)

圖 2. 中有 15 個(gè)矩形槽，每個(gè)槽寬 10mm，長(zhǎng) 200mm。

圖 2. 陣列溝槽結(jié)構(gòu) 2

2. 陣列溝槽結(jié)構(gòu)仿真與特性分析

2.1 陣列溝槽結(jié)構(gòu)

2.1.1 圓板結(jié)構(gòu)

如圖(b-b)，觀測(cè)平面、方位角一定，隨著俯仰角變化，溝槽內(nèi)會(huì)形成一種明顯的角反射結(jié)構(gòu)，而臨界俯仰角分別是 34°、81°。當(dāng)俯仰角為 30°時(shí)，如圖(b-a)所示，4 個(gè)內(nèi)壁均會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈反射。且由于俯仰角大小在不同位置產(chǎn)生的散射疊加強(qiáng)度不同的緣故，邊沿溝槽位置同其它位置比，散射強(qiáng)度更弱。當(dāng)俯仰角為 60°時(shí)，如圖(b-b)所示，只有 2 個(gè)相對(duì)的窄內(nèi)壁會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈反射，且其強(qiáng)度會(huì)弱于(b-a)情況。當(dāng)俯仰角為 90°時(shí)，如 (b-c)所示，4 個(gè)內(nèi)壁反射強(qiáng)度更小。

(a)陣列溝槽結(jié)構(gòu) CAD 模型

(b)陣列溝槽十字結(jié)構(gòu)成像

圖 3. 陣列溝槽結(jié)構(gòu)

2.1.2 方板結(jié)構(gòu)

圖頻率步進(jìn)值為 0.3205GHz，代入距離向最大不模糊距離公式，其不滿足距離向最大不模糊距離大于物體最大距離的限制。

圖 4. 方形平板陣列溝槽結(jié)構(gòu) 1

下圖是粗糙距形板及其成像，但并不能觀察到粗糙痕跡，可能是背景雜波太強(qiáng)將其掩

蓋，也可能是硬件環(huán)境或算法的不足。

(a) 粗糙距形板實(shí)物

圖 5. 粗糙距形板及其成像