一维分形地表与埋藏目标宽带电磁散射的FDTD仿真研究

本文主要探讨了一维带限Weierstrass分形函数在模拟实际粗糙地面的基础上，应用时域有限差分法（Finite-Difference Time-Domain, FDTD）来研究脉冲波入射下分形地面与下方埋藏目标复合系统中的宽带电磁散射现象。FDTD是一种数值方法，特别适合处理电磁场问题，因为它能够提供精确且高效的解决方案，特别是在处理复杂几何形状和多尺度结构时。 研究者朱小敏和任新成针对这一复合模型，首先构建了一个理论框架，利用分形函数来描述地面的粗糙特性，这反映了现实中地面的不规则分布和多尺度结构。他们重点考虑了几个关键参数对后向复合散射系数的影响，这些参数包括分形地面的分维数、高度起伏的均方根值、土壤湿度、目标尺寸、目标倾角以及目标的埋藏深度。分维数是衡量分形复杂度的重要指标，高度起伏均方根值则影响地表反射性能，土壤湿度则可能改变电磁波的传播特性，而目标参数则直接影响散射信号的强度和方向。 通过数值计算，作者获得了后向复合散射系数的频率响应曲线，这有助于理解不同参数组合下的电磁波传播特性，例如，频率响应曲线可能会显示出某些特定频率上的增强或衰减，这对于雷达和通信系统的信号分析至关重要。此外，他们的研究还深入分析了这些参数变化对散射特性的整体影响，揭示了隐藏目标在分形地表下可能产生的独特散射模式，这对于地面雷达探测、地质勘探甚至军事隐身技术都有着重要的理论指导意义。 这篇论文为我们提供了关于如何利用分形地面模型和时域有限差分法来理解和预测宽带电磁散射行为的关键见解，这对于未来开发更精确的电磁环境建模和信号处理技术具有显著价值。