Development and Implementation of SBR technique for scattering and RCS problems

Abstract

Tam dalga elektromanyetik çözüm teknikleri herhangi bir objenin elektromanyetik karakteristiğinin hesaplanmasında kullanılır. Bu teknikler oldukça doğru sonuçlar verir. Ancak, obje dalga boyu cinsinden elektriksel olarak büyük olduğunda hesap süresi uzun olabilir yada gerekli bilgisayar kaynakları sağlanamayabilir. Bu durumda, elektriksel olarak büyük problemlerin çözümünde yüksek frekans teknikleri kullanılır. Seken Işın Yöntemi (SIY), Geometrik Optik (GO) ve Fiziksel Optik (FO) yöntemlerini birleştiren bir yüksek frekans tekniğidir. Bu teknik, elektriksel olarak büyük problemlerin çözümünde kullanılabilir. SIY'ın çoklu yansıma özelliği, kompleks objeler üzerindeki akım dağılımının doğru bir şekilde hesaplanmasını mümkün kılmaktadır.Bu çalışmada, elektriksek olarak büyük objeleri içeren farklı türde problemleri çözebilen bir SIY kodu MATLAB'da geliştirilmiştir. Gerekli formüller çıkarılmış ve kodun uygulanma şekli anlatılmıştır. Bazı basit şekillerin Radar Kesit Alanı (RKA) SIY kullanılarak hesaplanmıştır. Bir RKA düşürme tekniği anlatılmış ve uygulanmıştır. Anten-platform etkileşimi olarak bir saçıcının anten örüntüsü üzerine etkisini gözlemlemek amacıyla tanka benzer ve gemiye benzer objelerin üzerine farklı türden antenler yerleştirilmiştir. Bir anten etkileşim formülü çıkarılmıştır. Bu formül iki anten arasındaki etkileşimin farklı ortamlarda hesaplanması için kullanılmıştır. Sonuçlar, Momentler Metodu kullanılarak elde edilen sonuçlarla oldukça uyum içindedir.

Full wave solution techniques are preferred to calculate the electromagnetic characteristicof an object. These methods give very accurate results. However, whenthe object is electrically large regarding wavelength, computation time may takevery long, or required computer resources may not be provided. In this case,high-frequency approximation techniques are employed to solve electromagneticscattering problems involving electrically large objects. Shooting and BouncingRay (SBR) method is a high-frequency technique that combines Geometric Optics(GO) and Physical Optics (PO). It can be used for the solution of electricallylarge objects. Multiple reflection feature of SBR makes it possible to calculatecurrent distribution accurately on the target for the complex objects.In this study, an SBR code is developed in MATLAB which solves differentkinds of problems that involve electrically large objects. Required formulas arederived and implementation procedure of the code is discussed. Radar CrossSection (RCS) of some basic shapes is calculated using SBR. An RCS reductiontechnique is explained and implemented. As the antenna-platform interaction,different kind of antennas are placed on a tank-like and a ship-like object toobserve the effect of a scatterer on antenna pattern. An antenna coupling formulais derived. This formula is used to calculate coupling between two antennasin different environments. Results show fairly good agreement with Method ofMoment (MoM) solutions.