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逆合成孔径雷达成像(二)——雷达基本原理1

2021.6.03

  电磁散射

  散射是当电磁波碰到不连续/非均匀性或物体时发生的物理现象。波动轨迹或路径的偏差通常称为散射。根据散射物体相对于电磁波波长的大小,可以对散射现象进行分类。雷达信号以不同的方式反射或散射,这取决于电磁波的波长和物体的形状(散射体)。如果电磁波的波长比散射体的大小小得多,电磁波就会反射回来,就像光从一个大的表面反射一样。这种类型的散射通常被称为光学区域[1]的散射。如果电磁波的波长与散射体的波长相当,例如在几个波长内,可能会发生一些共振,散射强度可能会因不同的频率而有相当大的波动。散射方向主要受入射波方向的影响,这一区域通常称为米氏区域(或谐振区域)[2,3]。这种特殊的散射类型因此被称为米氏散射。如果电磁波的波长比散射体的大小长得多,电磁波就会在散射体周围散射。这种类型的反射称为瑞利散射[2,3]。散射类型也可以根据不同结构的波的轨迹进行分类,这些结构可能有平面、曲面、角、边缘或尖端。

  当然,电磁散射是雷达理论和雷达成像的关键。事实上,成像雷达显示的只是来自目标或场景的散射能量。有了这样的理解,成像雷达可以被认为是类似于光学成像系统。光学图像显示物体或场景的光反射率,而雷达图像显示目标或场景的电磁散射。

  [1] J. C. Stover. Optical scattering: Measurement and analysis, 2nd ed. SPIE Press, Washington, USA, 1995.

  [2] Y . Zhong-cai, S. Jia-Ming, and W . Jia-Chun. V alidity of effective-medium theory in Mie scattering calculation of hollow dielectric sphere. 7th International Symposium on Antennas Propagation & EM Theory (ISAPE ’06), pp. 1–4, 2006.

  [3] U. Brummund and B. Mesnier. A comparative study of planar Mie and Rayleigh scattering for supersonic flowfield diagnostics. 18th Intern. Congress Instrumentation in Aerospace Simulation Facilities (ICIASF 99), 42/1–4210, 1999.

  [4] Caner Ozdemir  -Inverse Synthetic Aperture Radar Imaging With MATLAB Algorithms-John Wiley & Sons (2021)

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