1. 散射回波計算

由于所建立模型具有幾何對稱性，因此方位角計算設(shè)置范圍為 0°到 90°，該計算設(shè)置允許對目標(biāo)姿態(tài)角連續(xù)變化時的散射特性進行分析。成像的等效相位中心與目標(biāo)幾何中心重合。

1.1 漸進求解器(Asymptotic Solver)

漸近求解器[48]在非常高的頻率上對積分方程求解器進行補充。漸近計算是一個基于一個所謂的射線追蹤（跳彈射線）的頻域分析技術(shù)。這種射線能在所謂的射線管（對非常大的帶電物體更快）里獨立或者匯聚。此求解器通常用作散射或者對難以用其他 EM 解決方式處理的，非常大的物體的帶電天線布局計算。這種生成的網(wǎng)格對于 CAD 模型質(zhì)量既非常有保證又使其相當(dāng)不易受影響。在開闊邊界和真空背景材料下，這個求解器現(xiàn)在只支持雷達橫截面和對理想導(dǎo)電體(PEC)的散射目標(biāo)遠(yuǎn)場計算。它的應(yīng)用領(lǐng)域有：

? 對非常大的理想導(dǎo)電體的帶電單站和雙基地散射計算或者表面阻抗型結(jié)構(gòu)。

? 對帶電大結(jié)構(gòu)用遠(yuǎn)場源來進行天線布局計算。

? 距離輪廓和正弦圖計算。

? 對圖像應(yīng)用非常有效的頻率掃描能力。

? 對遠(yuǎn)場、雷達橫截面、熱點可視化的計算。

? 通過使用優(yōu)化器或參數(shù)掃描進行結(jié)構(gòu)設(shè)計。

目標(biāo)的電磁散射計算采用的基于射線跟蹤技術(shù)的彈跳射線法（SBR），是多次反射的幾何光學(xué)法（GO）與物理光學(xué)法（PO）的結(jié)合，它首先利用 GO 進行多次反射的射線跟蹤，在射線離開目標(biāo)時，基于 PO 計算目標(biāo)的散射場。SBR 同時結(jié)合考慮邊緣散射和繞射效應(yīng)的等效電磁流法，可以給出電大尺寸目標(biāo)準(zhǔn)確的散射場計算結(jié)果。

1.2 CST 參數(shù)設(shè)定

例如在 CST 中建立一個20 20 2 mm mm mm 的平板及其上面的細(xì)微結(jié)構(gòu)——單鉚釘結(jié)構(gòu)。

圖 1. 平板及其上面的細(xì)微結(jié)構(gòu)

首先在 Incident field polarization settings 里設(shè)定單位水平和垂直入射波。再設(shè)定仿真太赫茲入射波頻率范圍為 280GHz 到 320GHz,即中心頻率0f為 300GHz。為使重建圖像不產(chǎn)生模糊現(xiàn)象，頻率采樣點數(shù)與方位采樣點數(shù)需要滿足采樣定理。距離向和方位向最大不模糊距離由下式給出：

設(shè)置頻率步進間隔 Fstep, 即f為 4GHz，代入錯誤!未找到引用源。得Dd為 37.5mm，將其代入公式（1）中Dc求得為 0.7639°，由于 CST 軟件限制，不妨設(shè)置 Tstep 及 Pstep

為 0.5。再依次設(shè)定俯仰角和水平方位角的范圍：Tmin 為 10 ;Tmax 為 90;Pmin 為0 ;Pmax 為 360。

圖 2. A 求解器參數(shù)設(shè)定

本章介紹了 CST 中的漸進求解器，又利用漸進求解器在不模糊距離限制條件下設(shè)定參數(shù)，為后續(xù)仿真打下基礎(chǔ)。

2. 單個溝槽結(jié)構(gòu)目標(biāo)建模與散射回波計算

圖 3. 單個溝槽結(jié)構(gòu)

3. 溝槽結(jié)構(gòu)仿真與特性分析

當(dāng)方位角為 0°到 359.5°時圖像中間有明顯的溝槽的結(jié)構(gòu)，使得由刻痕形成的散射可以明顯的被觀測到，且可以看出其散射強度甚至明顯高于圓板的邊緣散射強度。在溝槽內(nèi)壁尺寸較大時，相當(dāng)于在溝槽內(nèi)形成了一種明顯的角反射結(jié)構(gòu)，并且從前面錯誤!未找到引用源。的特性分析了解到，中間的凹槽圖像也存在背景圓板的相干斑疊加現(xiàn)象，方位向長度對應(yīng)槽寬，距離向長度對應(yīng)小槽長度，圓板邊緣存在一定鏡面反射，但同光滑表面圓板相比鏡面反射并不明顯，同時圓板直徑大小 50mm，成像也正好與圓盤垂直照射時的成像結(jié)果一致；如圖 2(b)(c)(d)，其他條件一致，方位角范圍分別為 0°~9.5°、40°~49.5°和 120°~129.5°，單個溝槽結(jié)構(gòu)的成像結(jié)果。圖像中心為溝槽結(jié)構(gòu)，成像說明其內(nèi)壁構(gòu)成的角反結(jié)構(gòu)回波相對強烈。從上述仿真結(jié)果可以看出太赫茲對目標(biāo)的細(xì)微結(jié)構(gòu)變化具有特別的刻畫能力。

圖 4. 單個溝槽方位角范圍改變成像對比

下圖是大孔鋁板實物及其成像，但遺憾并不能觀察到十幾波長尺度的大孔，可能是背景雜波太強將其掩蓋，也可能是硬件環(huán)境或算法的不足。

(a) 大孔圓板實物

(b)大孔圓板成像

圖 5. 大孔鋁板實物及其成像

資料來源：達索官方