复杂目标电磁散射特性的研究越来越迫切,创新的理论分析方法、精确快速的数值仿真技术和先进的实验测量技术已经成为主要的研究手段。对于舰船、战车、飞机等电大复杂目标,研究近远场散射以及从近场外推远场雷达散射截面(RCS)已经成为目标探测与识别、隐身与反隐身、电子对抗等领域重要的研究课题,具有重要的理论意义和应用价值。本文针对电大复杂目标,开展了近远场电磁散射及近场外推远场RCS的理论、仿真计算及应用方面的研究,主要工作如下:(1)复杂目标近远场电磁散射高频方法的理论与仿真研究。建立了由多面体、圆盘、球体、圆台、NURBS曲面等多种基本形体组合而成的复杂目标几何建模方法;建立了以物理光学法、阻抗边界条件和射线追踪法的电磁散射建模方法,实现了复杂目标近远场电磁散射特性的仿真计算。通过比较球体、平板、二面角、三面角等典型目标的仿真结果与理论值和相关文献的结果,检验了本文方法的正确性。(2)复杂目标近场电磁散射外推远场的理论和算法研究。分析了基于合成孔径成像原理的散射近场外推远场的基本原理和计算方法,比较了几种常见的外推算法,如Huygens算法、Hankel算法和CNFFFT算法的性能。提出了利用金属球定标法来确定RCS外推系数的方法,并应用于Huygens算法和Hankel算法中。仿真结果表明:导体平板和导体立方体外推远场RCS的结果与直接计算结果基本吻合;导体二面角由于存在二次散射,外推远场RCS的结果在某些角度范围内误差较大;某导体船模的外推结果与直接计算的远场相比,二者在各方位的RCS都非常接近,符合海军标对RCS计算精度的要求。(3)仿真设计了单频、双频和三频超介质雷达吸波材料。由方形环线和增加内切线的方法分别得到一种具有单频、双频和三频吸波特性的超介质吸波体。单频吸波体在4.70GHz频点的吸收率达到99.5%;双频吸波体具有4.44GHz和8.55GHz两个吸收频率,其吸收率分别为98.75%和97.64%;三频吸波体则在4.48GHz、7.81GHz和14.05GHz二个谐振频率上分别具有96.94%、97.91%和94.83%的吸收率。针对单频吸波体,探讨了其谐振频率与周期单元结构的尺寸关系,对设计指定吸收频率点的吸波体提供一种设计方法。实验测试与仿真结果基本吻合。(4)提出了基于等效介质理论计算超介质涂覆目标电磁散射的方法。通过超介质的散射参数(S参数)反演得到其等效电磁参数的方法,将超介质吸波材料等效为均匀的各向同性介质,进而运用涂覆均匀介质目标的理论计算其近远场散射特性和外推RCS,这为计算超介质吸波材料涂覆目标的电磁散射提供了一种新途径。运用该方法,对不同涂覆方式的二面角进行了近远场散射特性及RCS外推的仿真,结果表明:当存在多次散射的情形下,Hankel算法在某些角度范围外推结果是有效的,但在有些范围内误差较大,而Huygens算法则不再适用。(5)开发了一套实用性很强的涂覆目标电磁散射及RCS外推系统(ESEE)。该软件平台集成了本文的理论研究成果,实现了复杂涂覆吸波材料目标的几何建模和电磁建模、近远场电磁散射特性分析以及由近场散射外推远场RCS的计算功能。ESEE系统已申请了软件著作权,并在多个项目中得到了实际应用。