[發(fā)明專利]一種應用于TM波入射隨機粗糙電導體表面散射情況的高階微擾法

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• 申請日: 2020-10-13
• 公開（公告）號: CN112182482A
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發(fā)明（設計）人: 王青;于璞;侯建強;江山;雷振亞;李磊;顧宸光;楊銳
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G06F17/10
• 分類號: G06F17/10
• 代理公司: 北京眾達德權知識產權代理有限公司 11570
• 代理人: 梁凱

本發(fā)明公開了一種應用于TM波入射隨機粗糙電導體表面散射情況的高階微擾法，屬于通信技術領域，包括以下步驟：S1：問題模型參數化處理；S2：利用HOSPM方法處理；S3：結果計算；本發(fā)明HOSPM能得到傳統(tǒng)SPM的任意階的一般形式；本發(fā)明通過比較HOSPM和MOM兩種不同方法求得的BSCs，證明了該方法的可行性，通過對不同相關長度以及均方根高度的計算，證明了該方法的準確性，通過比較HOSPM與MOM的運算時間，證明了HOSPM具有更高的效率，可以在保證計算精度的同時，盡量簡化求解電磁散射問題的積分過程，從而大量減少計算的所用時間，能夠被廣泛地應用于隨機粗糙散射問題。

技術領域

本發(fā)明屬于通信技術領域，具體涉及一種應用于TM波入射隨機粗糙電導體表面散射情況的高階微擾法。

背景技術

電磁波在隨機粗糙表面的散射現象是近幾十年來許多不同領域的重要研究課題，其應用前景包括遙感、通信、醫(yī)學成像和應用光學等方面，現在已經發(fā)展出了許多分析方法，并成功地分析了一些表面的散射問題。

目前常見的分析方法主要可分為三類：1)近似法；2)數值法；3)半解析法。近似法是基于物理近似的方法，為散射場提供解析公式；數值法的主要思路是將連續(xù)函數進行變量的離散化處理，將復雜的方程轉化為簡單的方程，將復雜的積分轉化成無窮級數相加的形式，從而建立起代數方程，并使用計算機技術將其解決；半解析法就是一種介于數值法和近似法之間的一種方法，其主要原理就是利用低維解族來減少多維問題的維度，從而起到簡化計算的作用。

微擾法是一種經典的應用于小粗糙度表面的近似方法，其基本思想就是對粗糙表面高度作級數展開，現有的微擾法有兩種經典的方法，一種是在理想邊界條件下，首先利用消光定理，計算得到粗糙表面的表面電流，然后通過計算表面電流的繞射積分得到所求的散射場；第二種方法是利用瑞利假設，展開反射面的傳播場，以及向上或向下傳播的波的傳播場，場的幅度通過邊界條件來決定。這兩種擾動法都能得到相同展開形式的散射場。

為了分析和應用不同階SPM，人們做了許多定量的研究。然而，大多數的SPM僅能在有限級數條件下求解。通常情況下，隨著求解階數的增加，積分的維度也隨之增加，當算法包含多重積分時，用以計算的代碼也將變得異常復雜。由于高階形式的數學表達式較復雜且難以進行程序的編寫，因此目前沒有應用于任意階SPM的一般形式。

發(fā)明內容

為解決上述背景技術中提出的問題。本發(fā)明提供了一種應用于TM波入射隨機粗糙電導體表面散射情況的高階微擾法，具有能得到傳統(tǒng)SPM的任意階的一般形式以及在保證計算精度的同時，盡量簡化求解電磁散射問題的積分過程，從而大量減少計算的所用時間的特點。

為實現上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案：一種應用于TM波入射隨機粗糙電導體表面散射情況的高階微擾法，包括以下步驟：

S1：問題模型參數化處理；

S2：利用HOSPM方法處理；

S3：結果計算。

本發(fā)明中進一步的，所述步驟S1中，問題模型參數化處理的具體步驟如下：

S11：建立幾何模型

研究模型為一維電導體隨機粗糙表面，考慮二維散射問題，在進行頻域分析時，與時間相關的因子e^-jwt省略，在TM波情況下，磁場的形式為：

其中，ψ為磁場的量，因此，為簡便起見，用標量波動方程ψ代替了H；

S12：磁場滿足條件

由于波動方程ψ是標量的，根據標量格林定理，其形式為：