Настройка параметров RCS квадратной пластины

Определите физические размеры квадратной пластины, длину волны и частоту для анализа. Пластина определяется с помощью файла STL.

lambda = 3.25e-2;
f1 = physconst('lightspeed')/lambda;
L = 10.16e-2;
W = 10.16e-2;
p = platform;
p.FileName = 'square_plate.stl';
p.Units = 'm';

Анализ и сравнение с аналитическим результатом

Вычисление RCS производится в плоскости возвышения при азимуте = 0 o. Вектор поляризации электрического поля устанавливается в HH. Это означает, что горизонтальный компонент при передаче и горизонтальный компонент при приеме используется для вычисления RCS. Результаты для RCS из инструментария сравниваются с аналитическими результатами, приведенными в [1].

az = 0;
el = 0.05:1:90;
sigma = rcs(p,f1,az,el,'Polarization','HH');
asigma1 = rectPlateRCS(L,W,f1,az,90-el);
figure
plot(el,sigma,el,asigma1)
grid on
xlabel('Elevation angle (deg.)')
ylabel('RCS - dBsm')
title('Analytical vs Numerical PO')
legend('PO-Numerical','PO-Analytical','Location','best')

Настройка параметров RCS круглой пластины

Определите физические размеры круглой пластины. Круглая пластина описана с использованием файла STL. Все размеры в метрах.

R = 10.16e-2;
pc = platform;
pc.FileName = 'circular_plate.stl';
pc.Units = 'm';

Анализ и сравнение с аналитическим результатом

Как и прежде, сравните результаты функции RCS на панели инструментов с аналитическим выражением, приведенным в [1]. Расчет RCS выполняется в плоскости отметки от 0 до 90 °.

az = 0;
el = 0.05:1:90;
sigmaV = rcs(pc,f1,az,el,'Polarization','HH');
asigma1 = circPlateRCS(R,f1,90-el);
figure
plot(el,sigmaV,el,asigma1)
grid on
xlabel('Elevation angle (deg.)')
ylabel('RCS - dBsm')
title('Analytical vs Numerical PO')
legend('PO-Numerical','PO-Analytical','Location','best')

Установка NASA Almond

Третья структура - форма миндаля НАСА, описанная в [2]. Это классическая форма для сравнения производительности высокочастотных электромагнитных решателей. Математические выражения в [2] были использованы для создания STL-файла, описывающего форму миндаля.

p = platform;
p.FileName = 'NASA-Almond.stl';
p.Units = 'm';
figure
show(p)

Параметры анализа

Поскольку решатель физической оптики применим только при больших значениях ka, мы сравниваем результаты, полученные с помощью Antenna Toolbox, с результатами, опубликованными в [2]. Результаты, полученные с помощью инструментария, будут получены от обоих решателей, физической оптики (PO) и метода моментов (MoM). Длина волны при 7 ГГц составляет приблизительно 4,3 см. Мы уточняем сетку немного тоньше, чем это, используя критерий.

f2 = 7e9;
m = mesh(p,'MaxEdgeLength',.0035)
az = 0:1:180;
el =0;

m = 

  struct with fields:

     NumTriangles: 7878
    NumTetrahedra: 0
         NumBasis: []
    MaxEdgeLength: 0.0035
         MeshMode: 'manual'

Расчет RCS с поляризацией HH

Вычислите RCS для условия HH-поляризации, в котором переданное и принятое поле поляризовано горизонтально.

sigmahh_po = rcs(p,f2,az,el,'Solver','PO',...
              'EnableGPU', false,...
              'Polarization','HH');

sigmahh_mom = rcs(p,f2,az,el,'Solver','MoM',        ...
              'Polarization','HH');

Расчет RCS с поляризацией VV

Вычислите RCS для условия VV-поляризации, в котором переданное и принятое поле является вертикально поляризованным.

sigmavv_po = rcs(p,f2,az,el,'Solver','PO',...
              'EnableGPU', false,...
              'Polarization','VV');


sigmavv_mom = rcs(p,f2,az,el,'Solver','MoM',        ...
              'Polarization','VV');

Постройте график результатов

Наложение графиков из обоих решателей для сравнения обеих поляризаций. Обратите внимание, что полноволновый решатель MoM извлекает все явления, которые вносят вклад в рассеянное поле. В противоположность этому решатель PO, являющийся аппроксимацией первого порядка, способен предсказать уровень RCS, но усредняет изменения под различными углами. Это ожидается, поскольку решатель PO предполагает, что плотность поверхностного тока вне освещенной области, то есть теневой области равна нулю, таким образом, не внося вклад в рассеянное поле.

figure
plot(az,sigmahh_mom,az,sigmahh_po,az,sigmavv_mom,az,sigmavv_po,'LineWidth',2)
ax = gca;
ax.YLim = [-70,-15];
title('RCS Comparison, MoM vs. PO')
xlabel('Azimuth, deg.')
ylabel('Magnitude, dBsm')
grid on
legend('HH-pol, MoM','HH-pol, PO', 'VV-pol, MoM','VV-pol, PO','Location','best')

Резюме

Результаты сравнительного анализа RCS выгодно сравниваются с опубликованными результатами с использованием аналитических методов, а также других численных решателей.

Ссылки

[1] Анализ и проектирование радиолокационной системы с использованием MATLAB, Bassem R. Mahafza, Chapman & Hall/CRC, 2000.

[2] A. C. Woo, H.T.G. Wang, M.J. Schuh и M.L. Sanders, «блокнот программиста EM-Benchmark радиолокационные цели для проверки программ вычислительной электромагнитики», в IEEE Antennas and Propagation Magazine, том 35, № 1, стр. 84-89, февраль 1993.