基于FDTD的雷达散射截面积（RCS）分析

    FDTD作为一种数值计算方法，需要将计算空间离散成适用于FDTD计算的Yee网格。根据远区场的定义可知，远场区的距离是近场区的几十甚至上百倍。由于计算机的内存有限，这就给FDTD计算造成了很大的困难。目前主要是利用等效原理结合近远场外推技术来计算远场。通过在计算目标周围形成一个包络面，通过包络面上的等效电磁流Js和Ms来计算出散射远场的信息。

电磁流计算如下表：

外推长方体表面	切向场分量	Jn=en×Hs			Mn=en×Es
		Jx	Jy	Jz	Jmx	Jmy	Jmz
i0Δx边界面	Ez、Ey Hz、Hy		Hz	-Hy		-Ez	Ey
iaΔx边界面			-Hz	Hy		Ez	-Ey
j0Δy边界面	Ex、Ez Hx、Hz	-Hz		Hx	Ez		-Ex
jaΔy边界面		Hz		-Hx	-Ez		Ex
k0Δz边界面	Ey、Ex Hy、Hx	Hy	-Hx		-Ey	Ex
kaΔz边界面		-Hy	Hx		Ey	-Ex

 

将散射问题转化为电磁流的辐射问题，从而得到远区电磁场。

以一个典型的介质球散射特性为例，得到其E面以及H面的双站RCS。介质球位于计算空间的中间，采用高斯脉冲进行激励，平面波从z轴方向入射，电场为Ex，磁场为Hy。入射波频率为f=9.375GHz，空间的离散网格大小为δ=λ/42，离散后介质球的半径为40δ，电导率σ=0S/m，磁导率μr=1.0，介电常数为εr=4.0，其E面以及H面RCS如图所示。

计算结果与CST结果基本吻合。