CST仿真RCS實(shí)例 - 金屬球的單站RCS
用金屬球算RCS雷達(dá)散射截面可謂RCS的入門案例，本期用T和I兩個(gè)求解器算單站RCS進(jìn)行比較。
Step 1. RCS模板，T-solver，
頻率0-5GHz，然后建模，半徑10.16cm，可以算出來電尺寸在5GHz大概為三個(gè)波長(zhǎng)，所以時(shí)域求解器ok，模板也推薦IE求解器，所以我們兩個(gè)都做比較一下。
然后檢查plane wave平面波已經(jīng)被模板自動(dòng)定義好。
參數(shù)alpha，theta和phi也都自動(dòng)定義好。Alpha是控制平面波的電場(chǎng)極化方向，0就是x方向，90就是y方向，這里我們用90，就是電場(chǎng)沿y軸方向。Theta和Phi是平面波的入射方向，和遠(yuǎn)場(chǎng)的方向圖坐標(biāo)定義一致。
平面波從Z+方向射入，也就是theta=0和phi=0的方向。然后定義遠(yuǎn)場(chǎng)的一個(gè)rcs探針，位置在Z=55cm處，在仿真計(jì)算域之外，入射平面波的背后，來看正面反射的RCS。
根據(jù)極化方向，可定義YZ平面為磁對(duì)稱，XZ電對(duì)稱。
然后時(shí)域就可以跑了，下圖為結(jié)果，我們選擇看探針的Y方向，因?yàn)槠渌较驔]有反射?？梢娍v軸橫軸都還沒歸一化。如果讓2*pi*r/lamda=10，算出lamda大概是6.4cm，對(duì)應(yīng)頻率為4.7GHz，也就是說我們看的0-5GHz是為了只看瑞利散射和米氏散射區(qū)域，所以4.7GHz以下看不到平穩(wěn)RCS值很正常。
Step 2.接下來提高精度，還是T-solver。
加密網(wǎng)格。由于我們關(guān)心的是3-5GHz的準(zhǔn)確性，這里自適應(yīng)網(wǎng)格就靠這段頻率的RCS值了。先加個(gè)后處理，計(jì)算這段頻率RCS值的積分。
然后自適應(yīng)網(wǎng)格處選這個(gè)值，收斂標(biāo)準(zhǔn)為0.01.
然后仿真，可見探針的RCS在4次加密之后變得更穩(wěn)定了。
Step 3. 下面換成I-solver。
后處理都刪掉，求解器算70個(gè)頻點(diǎn)，然后用 Monostatic RCS sweep，就是單站RCS掃描入射角，當(dāng)然我們就看一個(gè)角度和T-solver比較就好。
在properties里面定義極化方向和RCS觀察角度，單站的觀察角和入射角一樣。上面Incident field settings 添加極化方向，這里用電場(chǎng)沿著Phi方向也就是X軸方向。下面的Observation angle sweeps添加觀察角度，T指Theta，P指Phi，都是0表示就看Z方向的一個(gè)點(diǎn)，和T-solver 探針一樣。
上個(gè)遠(yuǎn)場(chǎng)坐標(biāo)系方便理解。這里的設(shè)置會(huì)自動(dòng)替代或者說控制平面波的三個(gè)參數(shù)，alpha, theta 和phi。所以時(shí)域中要看多個(gè)單站的RCS需要參數(shù)掃描。
然后就用默認(rèn)設(shè)置仿真就行，仿真結(jié)束會(huì)看到一系列的遠(yuǎn)場(chǎng)，每個(gè)都是單點(diǎn)RCS數(shù)據(jù)，所以數(shù)據(jù)量不大，仿真也快。這些名稱里的theta和phi就是我們的觀察角。
這里就需要遠(yuǎn)場(chǎng)后處理來提取每個(gè)頻點(diǎn)的RCS數(shù)據(jù)，選則broadband, 1D Cartesian, singledirection, Theta=0, Phi=0; plot type選RCS (squaremeters), polarization選Phi。
Evaluate之后就得到RCS 的結(jié)果了，看著和T-solver 結(jié)果一樣，但是想放在一起比較還需要一點(diǎn)技巧。
Step 4, 數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換。
要想把兩個(gè)結(jié)果放在一起，如果類型一樣，復(fù)制粘貼到一個(gè)文件夾就行，可惜RCS這里不太一樣。之前T-solver探針的RCS結(jié)果是1DC，一維復(fù)數(shù)，這里I-solver掃頻的RCS結(jié)果是每個(gè)頻點(diǎn)提取的，是1D，一維實(shí)數(shù)。后處理可以把實(shí)數(shù)復(fù)化：
然后就可以放一起比較幅度：
可見T和I兩個(gè)求解器對(duì)于點(diǎn)小尺寸的RCS都可以算得很準(zhǔn)，時(shí)間也很快，普通筆記本1分鐘而已。當(dāng)然也可以用同樣的后處理把復(fù)數(shù)實(shí)化，反正phase是零。
然后也可以放一起比較幅度：
最后要注意的是，兩個(gè)實(shí)數(shù)的結(jié)果幅度（dB）放在一起沒問題，但是兩個(gè)復(fù)數(shù)的結(jié)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，同學(xué)可能會(huì)發(fā)現(xiàn)其他格式的兩個(gè)結(jié)果就不一樣了。這是因?yàn)?，RCS值雖然和功率或電場(chǎng)強(qiáng)度無關(guān)，但是計(jì)算RCS的過程中會(huì)用到功率，所以探針是通過散射入射功率比來算RCS，線性值和dB值的轉(zhuǎn)換關(guān)系為10log，而實(shí)數(shù)（dB）復(fù)化是用一般公式20log。所以dB值一樣的時(shí)候，線性值不一定一樣，要小心哈。
