CST的太赫兹雷达周期网状结构成像仿真与特性分析
本文首先在 CST(COMPUTER SIMULATION TECHNOLOGY)微波工作室软件平台进行CAD 建模，从简单的单一几何周期网状结构出发，再到复杂的阵列几何结构，分别建立了典型理想导电体 PEC(PERFECT ELECTRICAL CONDUCTOR)材料下十一种的模型。再利用CST 软件平台中的 A（ASYMPTOTC）求解器获得了周期网状结构在太赫兹频段关于频率、方位角、俯仰角的 RCS(RADAR CROSS SECTION)值。接着编写程序将 RCS 导入 MATLAB生成对应的三维矩阵。然后对数据进行加窗处理，又建立了基于转台成像方法的CBP(CONVOLUTION BACK PROJECTION)成像算法，（设定动态显示范围等。）该方法可获得周期网状结构在二维或者三维多普勒平面的成像结果,并可用于周期网状结构的散射点诊断与分析。而在后续工作中，通过实验得到实物模型的 RCS，通过格式转换程序将其导入 MATLAB 利用算法成像。
1. 阵列周期网状结构目标建模与散射回波计算
1.1 圆板结构
a) 特定角度相消特性
(a) 圆形平板周期网状结构 CAD 模型 (b) 圆形平板周期网状结构成像
图 1. 1 俯仰角 40°周期网状结构
图 2. 俯仰角 40°不同方位角周期网状结构
图 1. 1、图可以发现，在俯仰角 40°下出现了特定角度相消的特性。
b) 相消特性验证
如图 3. 俯仰角 30°不同方位角周期网状结构所示，当俯仰角 30°时，周期网状结构又出现了相消特性。
图 3. 俯仰角 30°不同方位角周期网状结构
每个网孔宽为 1 毫米，孔深 0.7 毫米。其与入射波所成几何结构如图 4.。且波长为 0.5mm 左右，为孔宽的一半。
图 4. 网孔结构
c) 改变俯仰角成像
但是俯仰角在 30°到 40°之间并没有出现相消特性，如图 5 所示。
图 5. 俯仰角 30°到 40°周期网状结构
如图所示，观测平面、方位角一定，随着俯仰角变化，网孔内依然会形成一种明显的角反射结构，而临界俯仰角分别是 35°。当俯仰角为 30°时，如图(a)所示，4 个内壁均会产生强烈反射，且网状结构中间位置几乎没有散射成像。当俯仰角为 61°时，如图(b)所示，由于俯仰角大小在不同位置产生的散射叠加强度不同，成像为一种周期结构，且在一些不同位置散射叠加强度却相同。当俯仰角为 90°时，如图(c)所示，4 个内壁反射强度更小，且散射叠加强度也小。`
图 6. 俯仰角 30°、61°、90°周期网状结构
图为俯仰角 49°到 90°网状结构的成像变化。可见不同俯仰角下多次反射及回波叠加会产生不同的成像结果。
图 7. 俯仰角 49°到 90°周期网状结构
1.2 方板结构
(a) 方形平板周期网状结构 CAD 模型 (b) 方形平板周期网状结构成像
图 8. 方板周期网状结构
图 8 为方位角 0°到 24.64°范围的方板周期网状结构，其大致可以描述网状结构几何特征。
结论：当俯仰角 30°、40°时，可与波长比拟的周期网状结构出现了多次反射相消特性。
资料来源：达索官方
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