Setup параметров RCS квадратного диска

Задайте физические размерности для квадратного диска, 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

Расчет RCS выполняется в плоскости повышения при азимуте = 0 o. Вектор поляризации электрического поля установлен в HH. Это подразумевает горизонтальный компонент на передаче и горизонтальный компонент на приеме, используемую для вычисления RCS. Результаты для RCS из тулбокса сравниваются с аналитическими результатами, представленными 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')

Setup параметров RCS кругового диска

Задайте физические размерности кругового диска. Круговая пластина описывается с использованием файла STL. Все размерности указаны 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 в тулбоксе с аналитическим выражением, представленным в [1]. Расчет RCS выполняется в плоскости повышения от 0 до 90 o.

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')

NASA Almond Setup

Третья структура представляет собой миндальную форму НАСА, описанную в [2]. Это классическая форма для бенчмаркировки эффективности высокочастотных электромагнитных решателей. Математические выражения в [2] использовались для создания файла STL, который описывает 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 Antenna Toolbox с результатами, опубликованными в [2]. Результаты, полученные тулбоксом, будут получены от обоих решателей, физической оптики (PO) и метода моментов (MoM). Длина волны на 7 ГГц составляет приблизительно 4,3 см. Мы уточняем mesh, чтобы быть немного мельче, чем это с помощью критерия.

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 HH-поляризацией

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

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 VV-поляризацией

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

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

Наложите графики от обоих решателей для обеих поляризаций, чтобы сравнить. Заметьте, что полноволновой решатель MoM извлекает все явления, которые способствуют рассеянному полю. Напротив, решатель PO, являющийся приближением первого порядка, способен предсказать уровень RCS, но усредняет изменения под различными углами. Это ожидается, поскольку решатель PO принимает, что поверхностная плотность тока вне освещаемой области, то есть теневой области, равна нулю, таким образом, не вносит 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')

Сводные данные

Результаты бенчмаркинга RCS выгодно отличаются от опубликованных результатов с помощью аналитических методов, а также других численных решателей.

Ссылки

[1] Анализ и проект радиолокационных систем с использованием MATLAB, Bassem R. Mahafza, Chapman & Hall/CRC, 2000.

[2] A. C. Добейтесь, Х. Т. Г. Ван, М. Дж. Шух и М. Л. Сандерс, «ИХ радар оценки блокнота программиста предназначается для валидации вычислительных программ электромагнетизма», в Антеннах IEEE и журнале Propagation, издании 35, № 1, стр 84-89, февраль 1993.