一种电磁波穿透介质板的传播时延的计算方法

摘要

本发明公开了一种电磁波穿透介质板的传播时延的计算方法，当电磁波斜透射到介质板上时，将电磁波的传播路径分为三段，分别是在介质板两侧传播的路径和在介质板中传播的路径。由于介质板两侧的媒质环境是相同的，因此电磁波入射到介质板表面时的入射角和透射出介质板时的折射角是相等的，据此建立一个关于电磁波在介质板中传播路径的横向长度的一元四次方程，通过求解该方程，获得电磁波在介质板中传播路径的横向长度，进而计算获得电磁波穿透介质板的总的传播路径和总传播时延。该方法避免了传统的二维搜索或求解二元四次方程组的时延计算方法，大大降低了运算量，适用于表层穿透雷达探测时对目标的实时定位和高分辨成像处理。

主权项

1.一种电磁波穿透介质板的传播时延的计算方法，其特征在于，电磁波从介质板一侧的发射点A开始传播，入射到介质板表面的C点，折射波在介质板里传播一段距离后从介质板另一侧表面的D点折射出去，再传播一段距离后到达介质板另一侧的接收点B；ε₁为介质板两侧环境中的相对介电常数，ε₂为介质板中的相对介电常数，d为介质板的厚度，将介质板的一个表面定义为z=0，z表示纵坐标，x_a为A点的横坐标，z_a为A点的纵坐标，x_b为B点的横坐标，z_b为B点的纵坐标；电磁波从A点到B点的传播时延计算方法包括以下步骤：1）计算电磁波在介质板中传播路径的横向距离l_m；l_m为求解以下一元四次方程再舍弃复根和负根后的解：$s_4{l}_{\mathrm{inner}}^4+s_3{l}_{\mathrm{inner}}^3+s_2{l}_{\mathrm{inner}}^2+s_1{l}_{\mathrm{inner}}+s_0=0$其中$s_4=c_a^2({ϵ}_2-{ϵ}_1),$s₃=2c_ac_b(ε₂-ε₁)，$s_2=[{ϵ}_2(c_b^2+z_a^2)-{ϵ}_1(c_a^2{d}^2+c_b^2)],$s₁=-2ε₁c_ac_bd²，$s_0=-{ϵ}_1{c}_b^2{d}^2,$$c_a=-\frac{\left|z_a\right|}{\left|z_a\right|+|z_b+d|},$$c_b=\frac{\left|z_a\right|·|x_b-x_a|}{\left|z_a\right|+|z_b+d|};$2）计算总的传播路径的电长度l_p：$l_p=\sqrt{{ϵ}_1}\sqrt{{l_{\mathrm{up}}}^2+z_a^2}+\sqrt{{ϵ}_2}\sqrt{{l_m}^2+d^2}+\sqrt{{ϵ}_1}\sqrt{{l_{\mathrm{down}}}^2+{(z_b+d)}^2},$其中，$l_p=\sqrt{{ϵ}_1}\sqrt{{l_{\mathrm{up}}}^2+z_a^2}+\sqrt{{ϵ}_2}\sqrt{{l_m}^2+d^2}+\sqrt{{ϵ}_1}\sqrt{{l_{\mathrm{down}}}^2+{(z_b+d)}^2},$$l_{\mathrm{up}}=\frac{\left|z_a\right|}{\left|z_a\right|+|z_b+d|}\left(\right|x_b{-x}_a|-l_m),$$l_{\mathrm{down}}=\frac{|z_b+d|}{\left|z_a\right|}{l}_{\mathrm{up}};$3）计算总的传播时延其中c为光速。