TY - BOOK
T1 - Moninkertaiset heijastukset ja lähikenttä RCS-laskennassa
AU - Sten, Johan
AU - Hujanen, Arto
N1 - Project code: T0SU00096
PY - 2001
Y1 - 2001
N2 - Työn ensimmäisessä osuudessa olemme formuloineet yhtälöt,
joilla fysikaaliseen optiikkaan perustuvan tutkasignaalin
sironnan laskentamenetelmä voidaan yleistää
impedanssipinnoille. Osoittautui, että laskennan kannalta
oleellisin osa, eli integrointi yli sirottavan pinnan,
säilyy impedanssipinnan tapauksessa samanlaisena kuin
aikaisemmin käsitellyn ideaalijohteen tapauksessa.
Muutokset kohdistuvat lähinnä vektorimuotoon puettuihin
heijastuskertoimiin, jotka määräävät heijastuneen aallon
voimakkuuden ja polarisaation.
Tutkimuksen toisessa osuudessa olemme kartoittaneet
mahdollisia tapoja huomioida moninkertaisten heijastusten
vaikutusta sironnan laskennassa. Huomio keskittyi kahteen
toteuttamiskelpoiseen vaihtoehtoon, jotka ovat
geometrinen ja fysikaalinen optiikka. Geometrisessa
optiikassa tuleva tasoaalto heijastetaan sädeoptiikan
periaatteiden mukaisesti seuraavalle sirottajalle, kun
taas fysikaalisessa optiikassa sirontakenttä seuraavalla
sirottajalla lasketaan säteilyintegraalista. Geometrinen
optiikka vaatii toimiakseen toisaalta aallonpituuksissa
suuren sirottajan ja toisaalta, että sirontaefekti
otetaan huomioon vain lähikentässä, missä heijastunut
paikallinen aaltorintama on mahdollisimman tasomainen.
Fysikaalista optiikkaa kannattaa puolestaan käyttää
silloin, kun toinen sirottaja sijaitsee ensimmäisen
sirottajan kaukokentässä, jolloin suljetun muodon
säteilylausekkeet ovat suoraan käytettävissä. Geometrisen
ja fysikaalisen optiikan menetelmien sovellutusalueiden
väliin jäävän alueen kattamiseksi tutkittiin lähikentän
laskentaa erilaisin approksimaation. Lähialueen
kenttäreferenssinä pidettiin palloharmonisella
kehitelmällä kaukoalueen kenttäjakautumasta generoitua
dataa, jota verrattiin Greenin funktion eri asteisiin
Taylor-kehitelmiin. Todettiin approksimaatioiden hyödyn
olevan yleisessä tapauksessa melko vähäinen. Lopuksi
moninkertaisten heijastusten laskentaproseduuri
testattiin numeerisen esimerkin avulla, jossa sirottajana
oli 90 kulmaheijastin. Alustavien tulosten vertailu
sähkömagneettisiin simulointeihin osoittivat että
proseduuri, joka perustuu geometrisen ja fysikaalisen
optiikan osittaiseen kombinaation, ennustaa monikertaiset
sirontailmiöt pääpiirteissään oikein.
AB - Työn ensimmäisessä osuudessa olemme formuloineet yhtälöt,
joilla fysikaaliseen optiikkaan perustuvan tutkasignaalin
sironnan laskentamenetelmä voidaan yleistää
impedanssipinnoille. Osoittautui, että laskennan kannalta
oleellisin osa, eli integrointi yli sirottavan pinnan,
säilyy impedanssipinnan tapauksessa samanlaisena kuin
aikaisemmin käsitellyn ideaalijohteen tapauksessa.
Muutokset kohdistuvat lähinnä vektorimuotoon puettuihin
heijastuskertoimiin, jotka määräävät heijastuneen aallon
voimakkuuden ja polarisaation.
Tutkimuksen toisessa osuudessa olemme kartoittaneet
mahdollisia tapoja huomioida moninkertaisten heijastusten
vaikutusta sironnan laskennassa. Huomio keskittyi kahteen
toteuttamiskelpoiseen vaihtoehtoon, jotka ovat
geometrinen ja fysikaalinen optiikka. Geometrisessa
optiikassa tuleva tasoaalto heijastetaan sädeoptiikan
periaatteiden mukaisesti seuraavalle sirottajalle, kun
taas fysikaalisessa optiikassa sirontakenttä seuraavalla
sirottajalla lasketaan säteilyintegraalista. Geometrinen
optiikka vaatii toimiakseen toisaalta aallonpituuksissa
suuren sirottajan ja toisaalta, että sirontaefekti
otetaan huomioon vain lähikentässä, missä heijastunut
paikallinen aaltorintama on mahdollisimman tasomainen.
Fysikaalista optiikkaa kannattaa puolestaan käyttää
silloin, kun toinen sirottaja sijaitsee ensimmäisen
sirottajan kaukokentässä, jolloin suljetun muodon
säteilylausekkeet ovat suoraan käytettävissä. Geometrisen
ja fysikaalisen optiikan menetelmien sovellutusalueiden
väliin jäävän alueen kattamiseksi tutkittiin lähikentän
laskentaa erilaisin approksimaation. Lähialueen
kenttäreferenssinä pidettiin palloharmonisella
kehitelmällä kaukoalueen kenttäjakautumasta generoitua
dataa, jota verrattiin Greenin funktion eri asteisiin
Taylor-kehitelmiin. Todettiin approksimaatioiden hyödyn
olevan yleisessä tapauksessa melko vähäinen. Lopuksi
moninkertaisten heijastusten laskentaproseduuri
testattiin numeerisen esimerkin avulla, jossa sirottajana
oli 90 kulmaheijastin. Alustavien tulosten vertailu
sähkömagneettisiin simulointeihin osoittivat että
proseduuri, joka perustuu geometrisen ja fysikaalisen
optiikan osittaiseen kombinaation, ennustaa monikertaiset
sirontailmiöt pääpiirteissään oikein.
M3 - Report
SN - 951-25-1249-1
T3 - Maanpuolustuksen tieteellinen neuvottelukunta. Raporttisarja A
BT - Moninkertaiset heijastukset ja lähikenttä RCS-laskennassa
CY - Helsinki
ER -