球体rcs计算 -博天堂登陆

用金属球算rcs雷达散射截面可谓rcs的入门案例，本期用t和i两个求解器算单站rcs进行比较。

 

step 1. rcs模板，t-solver，

 

 

 

频率0-5ghz，然后建模，半径254px，可以算出来电尺寸在5ghz大概为三个波长，所以时域求解器ok，模板也推荐ie求解器，所以我们两个都做比较一下。

 

 

 

然后检查plane wave平面波已经被模板自动定义好。

 

 

 

参数alpha，theta和phi也都自动定义好。alpha是控制平面波的电场极化方向，0就是x方向，90就是y方向，这里我们用90，就是电场沿y轴方向。theta和phi是平面波的入射方向，和远场的方向图坐标定义一致。

 

 

 

 

平面波从z 方向射入，也就是theta=0和phi=0的方向。然后定义远场的一个rcs探针，位置在z=1375px处，在仿真计算域之外，入射平面波的背后，来看正面反射的rcs。

 

 

 

根据极化方向，可定义yz平面为磁对称，xz电对称。

 

 

 

然后时域就可以跑了，下图为结果，我们选择看探针的y方向，因为其他方向没有反射。可见纵轴横轴都还没归一化。如果让2*pi*r/lamda=10，算出lamda大概是160px，对应频率为4.7ghz，也就是说我们看的0-5ghz是为了只看瑞利散射和米氏散射区域，所以4.7ghz以下看不到平稳rcs值很正常。

 

 

 

step 2.接下来提高精度，还是t-solver。

加密网格。由于我们关心的是3-5ghz的准确性，这里自适应网格就靠这段频率的rcs值了。先加个后处理，计算这段频率rcs值的积分。

 

 

然后自适应网格处选这个值，收敛标准为0.01.

 

 

 

然后仿真，可见探针的rcs在4次加密之后变得更稳定了。

 

 

 

step 3.  下面换成i-solver。

后处理都删掉，求解器算70个频点，然后用 monostatic rcs sweep，就是单站rcs扫描入射角，当然我们就看一个角度和t-solver比较就好。

 

 

 

在properties里面定义极化方向和rcs观察角度，单站的观察角和入射角一样。上面incident field settings 添加极化方向，这里用电场沿着phi方向也就是x轴方向。下面的observation angle sweeps添加观察角度，t指theta，p指phi，都是0表示就看z方向的一个点，和t-solver 探针一样。

 

 

 

上个远场坐标系方便理解。这里的设置会自动替代或者说控制平面波的三个参数，alpha, theta 和phi。所以时域中要看多个单站的rcs需要参数扫描。

 

 

 

然后就用默认设置仿真就行，仿真结束会看到一系列的远场，每个都是单点rcs数据，所以数据量不大，仿真也快。这些名称里的theta和phi就是我们的观察角。

 

 

 

这里就需要远场后处理来提取每个频点的rcs数据，选则broadband, 1d cartesian, singledirection, theta=0, phi=0; plot type选rcs (squaremeters), polarization选phi。

 

 

evaluate之后就得到rcs 的结果了，看着和t-solver 结果一样，但是想放在一起比较还需要一点技巧。

 

 

 

step 4,  数据类型转换。

要想把两个结果放在一起，如果类型一样，复制粘贴到一个文件夹就行，可惜rcs这里不太一样。之前t-solver探针的rcs结果是1dc，一维复数，这里i-solver扫频的rcs结果是每个频点提取的，是1d，一维实数。后处理可以把实数复化：

 

 

 

然后就可以放一起比较幅度：

 

 

 

可见t和i两个求解器对于点小尺寸的rcs都可以算得很准，时间也很快，普通笔记本1分钟而已。当然也可以用同样的后处理把复数实化，反正phase是零。

 

 

 

然后也可以放一起比较幅度：

 

 

 

最后要注意的是，两个实数的结果幅度（db）放在一起没问题，但是两个复数的结果放在一起，除了幅度(db)，就有其他的格式展示了，比如linear和real/imaginary，同学可能会发现其他格式的两个结果就不一样了。

 

这是因为，rcs值虽然和功率或电场强度无关，但是计算rcs的过程中会用到功率，所以探针是通过散射入射功率比来算rcs，线性值和db值的转换关系为10log，而实数（db）复化是用一般公式20log。所以db值一样的时候，线性值不一定一样，要小心哈。

 

（内容、图片来源：cst仿真专家之路公众号，侵删）

 

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