微波-可见光变尺度非精确相似缩比仿真关键技术研究

摘要：本课题针对微波电磁系统缩比仿真试验中存在着辐射源昂贵，体积大，甚至难于制作等问题，拟采用机理分析、数值计算和实验测试等手段，应用电磁场与电磁波、通信与信息系统、光电子学和材料科学等相关学科理论，研究应用体积小且价格低廉的可见光波辐射源模拟微波电磁波辐射源，以非精确变尺度缩比（辐射源和目标尺寸缩比因子不相同）的形式开展实验室内的大型微波电磁系统光学仿真实验，从机理、方法和实现技术等方面研究探讨该仿真试验的可行性和可信性。特别是研究非精确相似条件下散射体特性变化及补偿方法，为最终实现应用可见光模拟微波进行低费高效的缩比实验提供科学的理论依据和便利实用的方法。本课题将丰富电磁系统缩比仿真理论，是缩比仿真理论与技术的一种新探索，在微波电磁系统的性能检测、评估和应用研究等方面必将具有广阔的应用前景。该课题是关于交叉学科的研究，在国内外尚属空白（少有报告）。

项目针对微波电磁系统缩比仿真试验中存在着辐射源昂贵、体积大甚至难于制作等问题，研究应用体积小且价格低廉的可见光波辐射源模拟微波电磁波辐射源，以非精确变尺度缩比（辐射源和目标尺寸缩比因子不相同）的形式开展实验室内的大型微波电磁系统光学仿真实验的理论、方法和技术。.项目主要研究了三方面的内容。在光波变尺度缩比仿真微波电磁系统的相似理论方面：项目研究了光波与微波大尺度缩比的可行性，研究了微波—光波变电尺度缩比条件下雷达散射截面之间的相似关系，提出了应用光波变电尺度缩比估算微波波段目标雷达散射截面的基本思路和研究方法；研究了微波光波变尺度缩比条件下电磁环境传播效应中多径效应的相似性问题；从量子化角度对激光与微波场结构的相似性进行了分析探索，提出了一种基于量子化的激光与微波场结构模型。在非精确相似条件下的散射体电磁特性及补偿方法研究方面：以微波着陆系统的信道环境缩比模型实验为例，提出了在不改变介电特性（或菲涅尔反射系数）的基础上，应用散射体表面粗糙度补偿方法来保证模型系统与原型系统中，对应散射体的雷达散射系数相等，以及多径信号相位相对关系一致，即采用对散射体缩比模型表面增加或减小粗糙度的方法，补偿由于波长和尺寸缩比系数不一致而引入的雷达散射系数变化，研究了光滑表面、光滑曲面、光滑柱面、粗糙裸露地表和植被覆盖地面光波的微波散射特性及其在可见光缩比模型系统中的粗糙度补偿方法。在微波可见光波变尺度缩比的实现技术研究方面：研究了半导体激光器与微波发射源的相似性，根据混合物的有效介质理论模型，设计了不同类型的介电材料的制备方法，提出了一种基于第一性原理反演的介电材料设计思想和方法, 并依据以上理论分析，构建了微波着陆半实物光学缩比仿真系统。.项目研究成果丰富了电磁系统缩比仿真理论，为实现对微波电磁系统低费高效的缩比仿真实验提供了理论基础和技术依据。