《电磁衍射与散射》PPT课件.ppt

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1、第第1515讲讲 电磁衍射与散射电磁衍射与散射电磁波在传播过程中通电磁波在传播过程中通过孔、缝隙等障碍物时过孔、缝隙等障碍物时产生的衍射场产生的衍射场衍射问题衍射问题已知：已知：入射波入射波求：求：衍射波衍射波 S 当电磁波照射到某一物体（散射体）当电磁波照射到某一物体（散射体）上，在散射体内或表面上产生极化电上，在散射体内或表面上产生极化电荷、磁化电流或感应电流，这些源产荷、磁化电流或感应电流，这些源产生的场称为散射场。生的场称为散射场。已知：已知：入射波入射波求：求：散射波散射波 S 散射问题散射问题第第1515讲讲 电磁衍射与散射电磁衍射与散射分析方法分析方法 惠更斯原理惠更斯原理O次级

2、波源次级波源 子波子波 前向波前向波单位点源单位点源 产生的场产生的场电磁波的衍射电磁波的衍射第第1515讲讲 电磁衍射与散射电磁衍射与散射基尔霍夫公式基尔霍夫公式设设由由 或或 V S第第1515讲讲 电磁衍射与散射电磁衍射与散射第第1515讲讲 电磁衍射与散射电磁衍射与散射基尔霍夫近似假设：基尔霍夫近似假设：（1）S0：平面口径衍射平面口径衍射等于入射波的值等于入射波的值 （2）S1：等于等于0 0 S2：S0 S1 S2 第第1515讲讲 电磁衍射与散射电磁衍射与散射对于远区场对于远区场设入射波设入射波则则 S1 r S0 P第第1515讲讲 电磁衍射与散射电磁衍射与散射垂直入射垂直入射

3、 S1 r S0 P第第1515讲讲 电磁衍射与散射电磁衍射与散射 矩形口径面：矩形口径面：xyaboz-a-bxOz平面平面：yOz平面平面：第第1515讲讲 电磁衍射与散射电磁衍射与散射电磁波的散射电磁波的散射当电磁波照射到某一物体（散射体）当电磁波照射到某一物体（散射体）上，在散射体内或表面上产生极化电上，在散射体内或表面上产生极化电荷、磁化电流或感应电流，这些源产荷、磁化电流或感应电流，这些源产生的场称为散射场。生的场称为散射场。基本问题基本问题已知：已知：入射波入射波求：求：散射波散射波 S 第第1515讲讲 电磁衍射与散射电磁衍射与散射分析方法分析方法求解边值问题求解边值问题总场总

4、场=入射场入射场+散射场散射场 S 即即在散射体表面在散射体表面S上，上，总场总场满足满足边界条件边界条件第第1515讲讲 电磁衍射与散射电磁衍射与散射散射截面散射截面散射截面散射截面后向散射后向散射后向散射后向散射雷达散射截面（雷达散射截面（雷达散射截面（雷达散射截面（RCSRCS）定义：定义：定义：定义：散射体散射体波源波源观察点观察点第第1515讲讲 电磁衍射与散射电磁衍射与散射问题问题：均匀平面波垂直入射到无限长理想导体圆柱面上。均匀平面波垂直入射到无限长理想导体圆柱面上。理想导电圆柱对平面波的散射理想导电圆柱对平面波的散射理想导电圆柱对平面波的散射理想导电圆柱对平面波的散射特点特点：

5、散射波电场只有散射波电场只有z 分量，且与分量，且与z 坐标坐标 无关，即无关，即边界条件：边界条件：合成波电场：合成波电场：散射波电场：散射波电场：圆柱半径为圆柱半径为a，入射波电场为：入射波电场为：第第1515讲讲 电磁衍射与散射电磁衍射与散射将入射波按柱面波函数展开：将入射波按柱面波函数展开：由由故得到故得到第第1515讲讲 电磁衍射与散射电磁衍射与散射散射截面中散射截面中n=0为主要项，则为主要项，则 低频散射：低频散射：散射截面散射截面单位长度的散射截面单位长度的散射截面:远区散射场远区散射场第第1515讲讲 电磁衍射与散射电磁衍射与散射 相关联问题相关联问题相关联问题相关联问题边界

6、条件：边界条件：已知入射波磁场已知入射波磁场第第1515讲讲 电磁衍射与散射电磁衍射与散射 相关联问题相关联问题相关联问题相关联问题圆柱内圆柱内 散射体为介质圆柱散射体为介质圆柱边界条件：边界条件：圆柱外圆柱外第第1515讲讲 电磁衍射与散射电磁衍射与散射 导体圆柱表面涂介质层导体圆柱表面涂介质层介质外介质外介质内介质内边界条件：边界条件：第第1515讲讲 电磁衍射与散射电磁衍射与散射理想介质小球的半径为理想介质小球的半径为a ，入射电场为，入射电场为 ，求小，求小球对平面波的散射。球对平面波的散射。球面上：球面上：分析：分析：介质小球在入射波的作用下极化，形介质小球在入射波的作用下极化，形成极化电流。在成极化电流。在a 情况下，可将极化电流情况下，可将极化电流视为位于原点的电流元视为位于原点的电流元Il。理想介质小球对平面波的散射理想介质小球对平面波的散射理想介质小球对平面波的散射理想介质小球对平面波的散射介质球内：介质球内：边界条件边界条件第第1515讲讲 电磁衍射与散射电磁衍射与散射故散射场：故散射场：散射总功率：散射总功率：散射截面：散射截面：