基于HFSS的复杂材料反射特性RCS仿真（一）

基于HFSS的复杂材料反射特性RCS仿真（一）

众所周知，对于具有复杂电磁参数材料的电磁计算通常是非常困难的。ANSYS HFSS作为业界公认的三维全波高频电磁场仿真设计标杆，在具有复杂电磁参数材料的RCS仿真方面的计算具有充分的优势。ANSYS HFSS针对具有复杂电磁参数材料的RCS仿真可分为单层结构的仿真和多层结构的仿真，本期我们先介绍具有复杂电磁参数材料单层结构的RCS仿真。

1. 单层结构的HFSS建模仿真

首先，新建HFSS工程文件，构建平板结构，HFSS建立单层结构的仿真模型如下所示：

其次，根据不同材料的电磁参数设置材料，以分析不同材料的反射特性。

（1）设置材料参数为理想导体，此时表现出来的即是平面波入射在金属平板上所表现出来的反射特性。

（2） 设置某种材料相对入射波电场方向垂直极化时的电磁参数，此时表现出来的即是平面波入射在该材料平板上所表现出来的反射特性。

然后，设置入射波，入射波取为沿-z方向夹角-30度到+30度之间离散的若干平面波，在垂直入射时为沿-z方向的平面波；

最后，设置求解条件，借助HFSS完成RCS仿真。

2. HFSS计算结果分析

在10GHz单频点下，单层结构金属平板的RCS反射特性如下图，其中左边为垂直极化结果，右边为水平极化结果。

设置材料为某种实际电磁参数材料时，得到的该材料平板上所表现出来的反射特性如下图：

对单层结构通过改变材料的介电常数，电导率，电损耗角正切，HFSS仿真对应的结果如下：

左图所示横坐标为复合材料介电常数，纵坐标为材料归一化RCS计算结果。材料的磁导率，磁损耗角为定值，电导率很大，电损耗角正切各曲线依次递减。

中图所示横坐标为复合材料介电常数，纵坐标为材料归一化RCS计算结果。材料的磁导率，磁损耗角为定值，电导率较小，电损耗角正切各曲线依次递减。

右图所示横坐标为复合材料介电常数，纵坐标为材料归一化RCS计算结果。

这些用HFSS仿真的结果与理论结果能够很好的吻合。

3. 结果分析

通过上述结果我们可以发现以下规律：

（1）在电导率很大时，材料的表面反射率比较大，此时反射率随介电常数和损耗角正切的变化产生的变化比较小。随着介电常数的增大，表面阻抗增大，表面反射率增大。随着电损耗角正切的增大，反射率也减小。

（2）在电导率比较小时，反射率有明显减小，并且随着电损耗角正切的增大，反射率减小。

（3）在电导率非常小的介质材料情况下，反射率比前两种情况有了很大的减小，随着介电常数的增大，单层平板在平面电磁波垂直入射时归一化RCS逐渐变大，这是因为在介电常数很比较小时，材料的表面阻抗与空气的表面阻抗更接近，随着介电常数的增大，材料的表面阻抗逐渐增大，大于空气中的特性阻抗因此在材料表面的反射率迅速增大。我们看到在介电常数从接近空气到逐渐变大时，反射率有较大的增加。损耗角正切的变化并没有引起反射率的明显变化。

基于HFSS的复杂材料反射特性RCS仿真（二）http://bbs.rfeda.cn/read.php?tid=104070

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