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1、 射线跟踪I.介绍雷达截面（RCS）的分析电等大型复杂洞进口或出口,双面或三面角反射器等,是计算电磁学中最重要的主题之一。低大型复杂的空腔结构,只有基于高频方法如射击和弹跳射线（SBR）123是合适的 。传统上,为三步骤采用SBR首先,模型腔的CAD软件和网格表面的内墙,然后出口信息网格的结果;其次发现表面上的光线的反射点ray-surface十字路口和屏蔽计算;最后计算RCS即将离任的射线从腔。虽然这些网基于射线跟踪可用于任意形状的蛀牙从理论上讲,它有不准确的缺点路径建立在复杂的蛀牙导致贫穷的RCS计算精度。电大型复杂的蛀牙,射线跟踪的效率很低,由于分离腔建模与RCS计算复杂的仿真过程。为了

2、解决这些问题, 一个强大的CAD软件,模拟电大型复杂腔并计算其RCS在同一平台。开发的软件具有以下优势: 1）腔建模和RCS计算在UG集成,因此仿真过程大大简化。2）表面啮合没有必要而射线可以追踪精度高和效率在任何任意形状的空腔。3）开发的软件是通用的电磁散射的凹面反射镜结构,如蛀牙和角落。小说射线追踪方法的新的先进的软件是基于UG的二次开发将讨论下一步,和RCS仿真结果。II.提出的方法射击和弹跳射线（SBRSBR的基本概念是一个平面波由足够大量的平行光管（这里使用三角射线管）事件上的孔腔开放,每个射线管的能量集中在中线反映空腔墙基于几何光学定律和最终的开孔和树叶射线管足迹在中央的场振幅计算

3、射线通过考虑几何差异因素,极化和材料加载腔壁。的总散射提起腔由总结发现散射场计算每个管的基尔霍夫近似衍射场的足迹在这里rim是可以忽略的比较从腔背散射的主导部分。SBR的详细理论可以在1和2。b射线追踪方法基于UG的二次开发UG是先进的CAD / CAM / CAE软件,采用非均匀有理b样（NURBS）作为其主要的建模工具。它提供了强大的建模能力和任意复杂腔建模精度高UG的二次开发工具UG /开放的API UG和外来的程序之间的交互。UG / Open API包含大约2000个函数可以直接调用c+环境中有两种不同的模式对UG /开放项目:内部模式和外部模式。通过构建一个动态链接库允许访问几何模

4、型及其相对日期在国标库会话直接使用UG /开放的API函数。内部模式是使用DLL链接,在连接速度快的优势,因此,本文选择了使用UG /开放api,可以建立一种有效的射线追踪方法和高精度优化基于NURBS曲线表面相交的算法。没有复杂的啮合和屏蔽程序,新的射线跟踪方法更容易比传统项目。图1显示了发现每个光线的反射点在腔室内的墙上发达的射线追踪方法。如果利用三角射线管,四个射线包括三条边和一个中央线管,需要追踪如上所述。请全部实现的蛀牙与平台结构通过跟踪只有中央射线正如上面所讨论的。后找到一个反射点内墙,飞机的数学表达式可以使用点的坐标和单位法向量,然后反射光线的三条边射线管根据解析后的飞机可以找到

5、。这进一步进步会带来一个巨大的减少射线追踪的时间。图1所示。射线路径发现的射线追踪方法基于UG的二次开发。这个图显示三个入射光线入射方向发射的,和路径从参考点的s形腔,然后反映在内墙,最后到达开孔。事实上,这部小说SBR上面讨论不仅可以应用在蛀牙,但也提供了一种新方法的电大尺寸目标的散射计算考虑多个现场互动,和过程将大大简化由于避免啮合和屏蔽需要在传统的物理光学（PO）。该方法的过程仿真过程的方法是:1）模型或在UG中导入一个腔会话。2）自动识别腔开放光圈。3）代表了入射波与数量足够大的平行光管开孔腔和发射射线追踪。4）计算每个即将离任的背散射场在开孔管足迹。5）总结的背散射场管足迹和计算RC

6、S的腔。软件是通用的相对任意蛀牙和凹结构由于小说射线追踪方法建立与UG /开放API函数和一个统一的平台整合腔在UG建模和RCS计算。RAM涂层蛀牙也可以轻松地在这个软件。一个用户友好的界面与UG / Open UIStyler发达,在UG提供的GUI工具III.数值结果本文模拟了使用矩形腔,一个三角形的三面角反射器和一个矩形入口压电陶瓷墙来演示开发的软件。计算环境是奔腾4 - 2.8 ghz处理器,1 gb内存和Windows XP操作系统。入射波频率10 GHz,一步是程度1模拟,俯仰角度从+ z方向和方位角度从+ x方向的模型。A. RCS的矩形腔和效率分析图2显示了RCS的矩形腔的比较

7、10 _,_方形截面,30 _长度7和模拟结果与开发的软件在不同的N（N是每个波长的节点数量,有四个光管穿过每个网格开放,所以光管的数量NN4平方波长）。这个数字表明快速收敛的开发了SBR的基础上提出新的射线追踪与平台腔结构。结果得到收敛当N达到4,线管的数量是64平方波长在这种情况下,N是以下模拟设置为4。模拟结果与7中的结果吻合较好。 度数图形2. RCS的矩形腔与不同的N,平行极化表1显示了CPU时间不同N在上面模拟,演示了该方法的效率高。表一、CPU时间不同的N N 2 3 4 5CPU时间（分钟） 1.70 4.01 8.37 17.49B.三角形的三面角反射器的RCSRCS计算的三

8、角形三面角反射器5 _边长度是如图3所示.我们的结果再次同意与MLFMM FEKO的结果很好。微小的区别来自于衍射场不覆盖目前在我们的结果。. 需要1.67分钟和45分钟为我们的软件和FEKO分别模拟结果。如此高的效率使它适合计算电磁散射从电大型复杂腔没有要求额外的计算机内存。C.矩形进气道的RCS散射模拟飞机的入口,典型的电大型复杂腔,在计算电磁学仍然是一个挑战性的任务。图4是一个矩形入口的模型7和其RCS模拟软件。需要16.58分钟,25.15分钟得到的结果装具（b）和（c）。找到优秀的协议与参考文献7中的结果。所有这些结果验证新的射线追踪方法的准确性对于复杂的蛀牙在我们开发的软件。（a）

9、 个矩形入口的模型图4.矩形进气道的RCS,平行极化IV.结论一个新颖的射线追踪方法和相应的SBR相对任意腔散射模拟软件开发基于UG的二次开发。软件的仿真程序进行了探讨。一些结果,显示良好的准确性和效率高的散射建模电大型复杂的蛀牙。参考文献1郝凌、周Ri-chee Shung-wu李。射击和弹跳射线:RCS的计算任意形状的空腔。IEEE反式天线progat,1989年,37（2）:194 2052角色h帕沙克,罗伯特j霍尔德。模态、射线和梁的技术分析开放式波导腔的电磁散射。IEEE反式天线progat,1989年,37（5）:635 - 6473嬴政阮。电磁辐射的基本理论。成都电讯工程学院出版

10、社,1984年4傅雅宁。计算机图形学。国防工业出版社,20055李建州,徐家栋,等。基于国标库的设计评估软件。中国无线电科学学报,2005,20（2）:222 - 2256李建周,徐家栋等.综合RCS（雷达截面）计算一个更有效的RCS计算方法。西北工业大学学报,2003,21（4）:449 - 452 7郝凌,Shung-wu 李 Ri-chee周。高高频RCS开放腔的矩形和圆形的横截面。648 654原文：Development of RCS simulation software for electrically large complex cavities based on the se

11、condary development of UG LI Jianzhou JIANG Yingfu XU Jiadong School of Electronics and Information, Northwestern Polytechnical University, Xian Shanxi 710129, ChinaAbstrac -t-A shooting and bouncing ray （SBR） based software is developed by the secondary development of Unigraphics （UG）. The core alg

12、orithm of ray tracing is based on the optimized Non-uniform Rational B-splines（NURBS） curve-surface intersection algorithm built in UG, which results in very high accuracy of ray path tracing without meshing thus keeping the accuracy of theoriginal cavity model. It is also efficient even if work wit

13、ha complex cavities because of avoiding of shieldingprocess. Both geometry modeling of cavity and its scattering simulation are into a uniform platform, which forms an easy-using integrative and universal environment for electromagnetic modeling of complex cavities.。In this paper, the developed soft

14、ware for complex cavity scattering modeling has been introduced with some numerical results todemonstrate the accuracy and efficiency Key words-electrically large complex cavit; Radar Cross Section; secondary development of UG; shooting andbouncing rays （SBR）; ray-tracing I. INTRODUCTION Radar cross section （RCS） analysis of electrically large complex cavities such as inlet or outlet, dihedral or trihedral corner reflector etc.,。is one of the mostimportant topics in computational electromagnetics. Forelectrically large complex cavity structures,