等离子体覆盖立方散射体目标雷达散射截面的时域有限差分法分析

刘少斌; 张光甫; 袁乃昌

doi:10.7498/aps.53.2633

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等离子体覆盖立方散射体目标雷达散射截面的时域有限差分法分析

刘少斌 , 张光甫 , 袁乃昌

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流体、等离子体和放电

等离子体覆盖立方散射体目标雷达散射截面的时域有限差分法分析

刘少斌, 张光甫, 袁乃昌

物理学报, 2004, 53(8): 2633-2637.

doi: 10.7498/aps.53.2633

Finite-difference time-domain analysis on radar cross section of conducting cube scatterer covered with plasmas

Liu Shao-Bin, Zhang Guang-Fu, Yuan Nai-Chang

Acta Phys. Sin., 2004, 53(8): 2633-2637.

doi: 10.7498/aps.53.2633

摘要
采用分段线性电流密度递归卷积时域有限差分（PLJERC-FDTD）算法计算了均匀非磁化等离子体覆盖三维立方体目标的散射特性.分析了等离子体厚度、密度和碰撞频率对雷达散射截面（RCS）的影响.计算结果表明：等离子体包层能有效地减小雷达目标的RCS，当等离子体频率比入射电磁波频率小得多时，主要靠增大等离子体的厚度使立方散射体目标的RCS值减小，增大等离子体碰撞频率对立方散射体目标的RCS值影响不大；当等离子体频率约为入射电磁波频率的一半时，增大等离子体厚度和碰撞频率都对立方散射体目标的RCS值减小有影响；当等

关键词:
FDTD算法 /

电磁波 /

等离子体隐身 /

雷达散射截面
Abstract
A PLJERC-FDTD algorithm is applied to the study of the scattering of perfectly conducting cube covered with homogeneous isotropic plasmas. The effects of plasma thickness, density and collision frequency on the radar cross section(RCS) of the conducting cube scatterer have been obtained. The results illustrate that the plasma cloaking can greatly reduce the RCS of radar targets, and the RCS of the perfectly conducting cube scatterer decreases with increasing plasma thickness when the plasma frequency is greatly less than the electromagnetic(EM) wave frequency; the RCS of the perfectly conducting cube scatterer decreases with increasing plasma thickness and plasma collision frequency when the plasma frequency is almost half as much as the EM wave frequency; the effects of plasma thickness and collision frequency on the RCS of the perfectly conducting cube scatterer is small when the plasma frequency is close to the EM wave frequency.

Keywords:
FDTD methods /

electromagnetic waves /

plasma stealth /

radar cross section
作者及机构信息
刘少斌²,

张光甫¹,

袁乃昌¹

(1)国防科技大学电子科学与工程学院，长沙 410073; (2)国防科技大学电子科学与工程学院，长沙 410073;南昌大学物理系，南昌 330047

基金项目: 国家高技术研究发展计划(批准号：2002AA731181)和国防科技重点实验室基金(批准号：51483010301KG0102)资助的课题
Authors and contacts
Liu Shao-Bin²,

Zhang Guang-Fu¹,

Yuan Nai-Chang¹

(1)国防科技大学电子科学与工程学院，长沙 410073; (2)国防科技大学电子科学与工程学院，长沙 410073;南昌大学物理系，南昌 330047
参考文献

施引文献

[1]	马昊军, 王国林, 罗杰, 刘丽萍, 潘德贤, 张军, 邢英丽, 唐飞. S-Ka频段电磁波在等离子体中传输特性的实验研究. 物理学报, 2018, 67(2): 025201. doi: 10.7498/aps.67.20170845
[2]	杨瑞科, 李茜茜, 姚荣辉. 沙尘大气电磁波多重散射及衰减. 物理学报, 2016, 65(9): 094205. doi: 10.7498/aps.65.094205
[3]	李文强, 曹祥玉, 高军, 郑月军, 杨欢欢, 李思佳, 赵一. 共享孔径人工电磁媒质设计及其在高增益低雷达散射截面天线中的应用. 物理学报, 2015, 64(5): 054101. doi: 10.7498/aps.64.054101
[4]	林敏, 徐浩军, 魏小龙, 梁华, 张艳华. 电磁波在非磁化等离子体中衰减效应的实验研究. 物理学报, 2015, 64(5): 055201. doi: 10.7498/aps.64.055201
[5]	李文强, 曹祥玉, 高军, 赵一, 杨欢欢, 刘涛. 基于超材料吸波体的低雷达散射截面波导缝隙阵列天线. 物理学报, 2015, 64(9): 094102. doi: 10.7498/aps.64.094102
[6]	朱艳菊, 江月松, 华厚强, 张崇辉, 辛灿伟. 热防护层覆盖弹体目标雷达散射截面的修正的等效电流近似法和图形计算电磁学法分析. 物理学报, 2014, 63(24): 244101. doi: 10.7498/aps.63.244101
[7]	李思佳, 曹祥玉, 高军, 郑秋容, 赵一, 杨群. 低雷达散射截面的超薄宽带完美吸波屏设计研究. 物理学报, 2013, 62(19): 194101. doi: 10.7498/aps.62.194101
[8]	杨利霞, 沈丹华, 施卫东. 三维时变等离子体目标的电磁散射特性研究. 物理学报, 2013, 62(10): 104101. doi: 10.7498/aps.62.104101
[9]	杨欢欢, 曹祥玉, 高军, 刘涛, 李思佳, 赵一, 袁子东, 张浩. 基于电磁谐振分离的宽带低雷达截面超材料吸波体. 物理学报, 2013, 62(21): 214101. doi: 10.7498/aps.62.214101
[10]	李思佳, 曹祥玉, 高军, 刘涛, 杨欢欢, 李文强. 宽带超薄完美吸波体设计及在圆极化倾斜波束天线雷达散射截面缩减中的应用研究. 物理学报, 2013, 62(12): 124101. doi: 10.7498/aps.62.124101
[11]	杨欢欢, 曹祥玉, 高军, 刘涛, 马嘉俊, 姚旭, 李文强. 基于超材料吸波体的低雷达散射截面微带天线设计. 物理学报, 2013, 62(6): 064103. doi: 10.7498/aps.62.064103
[12]	杨涓, 龙春伟, 陈茂林, 许映桥, 谭小群. 外加磁场微波等离子体喷流对平面电磁波衰减的实验研究. 物理学报, 2009, 58(7): 4793-4798. doi: 10.7498/aps.58.4793
[13]	周磊, 唐昌建. 不均匀等离子体中电磁波与Langmuir波的相互作用. 物理学报, 2009, 58(12): 8254-8259. doi: 10.7498/aps.58.8254
[14]	杨宏伟, 陈如山, 张云. 等离子体的SO-FDTD算法和对电磁波反射系数的计算分析. 物理学报, 2006, 55(7): 3464-3469. doi: 10.7498/aps.55.3464
[15]	宋法伦, 曹金祥, 王舸. 弱电离等离子体对电磁波吸收的物理模型和数值求解. 物理学报, 2005, 54(2): 807-811. doi: 10.7498/aps.54.807
[16]	宋法伦, 曹金祥, 王舸. 电磁波在径向非均匀球对称等离子体中的衰减. 物理学报, 2004, 53(4): 1110-1115. doi: 10.7498/aps.53.1110
[17]	刘少斌, 莫锦军, 袁乃昌. 各向异性磁化等离子体JEC-FDTD算法. 物理学报, 2004, 53(3): 783-787. doi: 10.7498/aps.53.783
[18]	刘少斌, 莫锦军, 袁乃昌. 等离子体的分段线性电流密度递推卷积FDTD算法. 物理学报, 2004, 53(3): 778-782. doi: 10.7498/aps.53.778
[19]	刘明海, 胡希伟, 江中和, 刘克富, 辜承林, 潘垣. 电磁波在大气层人造等离子体中的衰减特性. 物理学报, 2002, 51(6): 1317-1320. doi: 10.7498/aps.51.1317
[20]	唐德礼, 孙爱萍, 邱孝明. 均匀磁化等离子体与雷达波相互作用的数值分析. 物理学报, 2002, 51(8): 1724-1729. doi: 10.7498/aps.51.1724

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物理学报. 2004, 53(8): 2633-2637.

doi: 10.7498/aps.53.2633.

流体、等离子体和放电

等离子体覆盖立方散射体目标雷达散射截面的时域有限差分法分析

1. (1)国防科技大学电子科学与工程学院，长沙 410073; (2)国防科技大学电子科学与工程学院，长沙 410073;南昌大学物理系，南昌 330047

基金项目: 国家高技术研究发展计划(批准号：2002AA731181)和国防科技重点实验室基金(批准号：51483010301KG0102)资助的课题

收稿日期: 2003-06-30
修回日期: 2003-08-18
刊出日期: 2004-04-05

摘要: 采用分段线性电流密度递归卷积时域有限差分（PLJERC-FDTD）算法计算了均匀非磁化等离子体覆盖三维立方体目标的散射特性.分析了等离子体厚度、密度和碰撞频率对雷达散射截面（RCS）的影响.计算结果表明：等离子体包层能有效地减小雷达目标的RCS，当等离子体频率比入射电磁波频率小得多时，主要靠增大等离子体的厚度使立方散射体目标的RCS值减小，增大等离子体碰撞频率对立方散射体目标的RCS值影响不大；当等离子体频率约为入射电磁波频率的一半时，增大等离子体厚度和碰撞频率都对立方散射体目标的RCS值减小有影响；当等

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作者及机构信息

(1)国防科技大学电子科学与工程学院，长沙 410073; (2)国防科技大学电子科学与工程学院，长沙 410073;南昌大学物理系，南昌 330047

Authors and contacts

(1)国防科技大学电子科学与工程学院，长沙 410073; (2)国防科技大学电子科学与工程学院，长沙 410073;南昌大学物理系，南昌 330047

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等离子体覆盖立方散射体目标雷达散射截面的时域有限差分法分析

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等离子体覆盖立方散射体目标雷达散射截面的时域有限差分法分析

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1. (1)国防科技大学电子科学与工程学院，长沙 410073; (2)国防科技大学电子科学与工程学院，长沙 410073;南昌大学物理系，南昌 330047

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