Dieses Beispiel demonstriert die Genauigkeit von XFdtd für die Streuung an einem endlichen leitenden Zylinder. Das bistatische Streuungsmuster einer einfallenden ebenen Welle wird mit einer einzigen Frequenz berechnet.
Der Zylinder wird als perfekt leitend betrachtet und hat eine Länge von 916 mm und einen Durchmesser von 50 mm. Der Zylinder ist entlang der Y-Achse ausgerichtet, wobei eine einfallende ebene Welle aus der +X-Richtung eintrifft, wie in Abbildung 1 dargestellt. Das bistatische Fernfeld-RCS-Muster wird in einem Kreisbogen um den Zylinder berechnet, wie in Abbildung 1 als roter Kreis dargestellt. Die ebene Welle ist durch den gelben Pfeil rechts in der Abbildung dargestellt, und das elektrische Feld ist entlang der Achse des Zylinders ausgerichtet. Das Eingangssignal ist eine 10-GHz-Sinuskurve.
Abbildung 1: Die Zylindergeometrie ist entlang der Y-Achse orientiert dargestellt. Die einfallende ebene Welle ist als gelber Pfeil auf der rechten Seite dargestellt. Der rote Kreis stellt das Fernfeldmuster dar, das in der XY-Ebene berechnet werden soll.
Der Zylinder wird in einem FDTD-Gitter mit einer Zellengröße von 2 mm vernetzt, was 15 Zellen pro Wellenlänge entspricht. Die XACT Accurate Cell Technology Meshing-Funktion wird verwendet, um das FDTD-Netz auf die gekrümmte Oberfläche des Zylinders abzubilden. Abbildung 2 zeigt eine Querschnittsansicht des Zylinders, die die Netzgröße und die XACT-Krümmung zeigt.
Abbildung 2: Eine Querschnittsansicht des FDTD-Netzes in 2 mm Auflösung des Zylinders zeigt die XACT-Vernetzung an der gekrümmten Oberfläche des Zylinders.
Die Simulation wird mit der Total Field/Scattered Field-Formulierung in der Software durchgeführt und auf einer NVIDIA Quadro 3000M GPU-Karte in weniger als 15 Sekunden ausgeführt. Das resultierende bistatische Streumuster in Vorwärtsrichtung wird mit gemessenen Ergebnissen aus einer veröffentlichten Arbeit [1] verglichen und zeigt eine sehr gute Übereinstimmung, wie in Abbildung 3 zu sehen ist. Das vollständige bistatische Muster ist in Abbildung 4 als Polardiagramm um die XY-Ebene dargestellt. Dreidimensionale Ansichten des bistatischen Musters sind in den Abbildungen 5, 6 und 7 zu sehen.
Abbildung 3: Der berechnete bistatische Radarquerschnitt im Vergleich zu gemessenen Ergebnissen für die Vorwärtsstreurichtung. Es wird eine hervorragende Übereinstimmung festgestellt.
Abbildung 4: Ein vollständiges Polardiagramm in der XY-Ebene des bistatischen Streuungsmusters für den leitenden Zylinder.
Abbildung 5: Dreidimensionale Ansicht des bistatischen Streuungsmusters aus einer abgewinkelten Betrachtungsposition.
Abbildung 6: Eine dreidimensionale Ansicht des bistatischen Streumusters in der XZ-Ebene.
Abbildung 7: Eine dreidimensionale Ansicht des bistatischen Streumusters in der XY-Ebene.
Referenzen
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R. A. Marr, U. H. W. Lammers, T. B. Hansen, T. J. Tanigawa, and R. V. McGahan, "Bistatic RCS Calculations From Cylindrical Near-Field Measurements-Part II: Experiments," IEEE Trans. Antenna Propag., Vol. 54, Dec. 2006, S. 3857-3863.
