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对于介质体散射模型 ,将介质体 (损耗介质 )可以等效为在外形上强加一个等效阻抗 ,从而应用阻抗边界条件来进行计算。对于图 4中两介质体 (介质体 1为自由空间 )的等效阻抗计算公式表达为 [ 13214 ]
式中 :d为介质体 2的厚度 ;k1为自由空间波数 ,具体算式见式 (1)注释 ;ηi(i =1 , 2)为介质体 i的
归一化特征阻抗 ,算式定义为
i/εi。
当介质 2为非理想导体 ,其边界面上的阻抗边界条件可表示为 [15 ]
E-(n1 E)n = ηZ0 n ·H(8) 对于 Ez极化的二维情形 ,可具体表示为
9 Ez = j k0 μ1 Ez (9)9n η2
两式中的符号含义见式 (1)。对于式 (9)的边界条件可在式 (5)及式 (6)置入并进行数值计算。表 2中给出了其缩比模型与原始模型在不同阻抗下的 RCS数值计算值及其相对误差值。
从表 2可以看出来 ,随着阻抗变大 ,介质体外形缩比模型采用导体外形缩比模型测量原则计算得到的初始模型 RCS值与原始模型相比较 ,其相对误差也越来越大。不过当阻抗值在 01 5以下时 ,相对误差还是可以容许的。
表 2 介质体翼型原始模型与缩比模型的 RCS计算值 Table 2 RCS numerical results of different scaling2down medium airfoil models
阻抗 /Ω 11 000 01 01 447 21
模型 /频率 ( GHz) RCS/ m Error/ % RCS/ m Error/ %
1 ∶1/ 5 1 ∶2/ 10 1 ∶3/ 15 1 ∶4/ 20 阻抗 /Ω 01 041 755 01 018 918 -91 385 7 01 014 585 41 789 8 01 011 258 71 848 2 01 316 23 01 047 665 01 022 691 -41789 7 01 016 206 11999 4 01 012 201 21389 601 223 61
模型 /频率 ( GHz) RCS/ m Error/ % RCS/ m Error/ %
1 ∶1/ 5 1 ∶2/ 10 1 ∶3/ 15 1 ∶4/ 20 01 049 173 01 023 577 01 016 618 01 012 44 -41 105 9 11 384 9 11 193 7 01 050 214 01 024 168 01 016 9 01 012 603 -31 74 01 967 86 01 394 31
(7)
η2 + jη1tan k1 d
η1 + jη1tan k1 d
4 结 论
基于二维电磁散射的有限元数值计算原理 ,在验证了计算单元尺度收敛性的工作基础上 ,首先对导体缩比模型的散射规律进行了数值计算验
参 考 文 献
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