概要
互いに直交した導体板からなる３面コーナリフレクタは、広い入射角にわたって大きいレーダ断面積(RCS: Radar Cross Section)を持ち、追尾レーダの標的やラジオビーコンなどに利用されます。ここでは、平面波入射に対する３面コーナリフレクタのRCSを異なるソルバーで解析し、それらの結果と計算コストを比較します。
解析モデル
図1に３面コーナリフレクタの解析モデルを示します[1]。互いに直交した3枚の導体板(1辺15cmの正方形)で構成されています。これに周波数10GHzの電磁波(平面波)を照射した場合のモノスタティックRCS[2]を解析します。
図１ コーナーリフレクタの解析モデル
[1] 平野,北川,“物理光学法を用いた３面コーナリフレクタのRCS解析”, 電学論A, 117巻5号, pp.469-47651,1997
[2] レーダの送信アンテナと受信アンテナが同じ位置にある場合のRCSをモノスタティックRCSといいます。
解析結果
このモデルのモノスタティックRCSを、モーメント法(MoM)、幾何光学法(GO)、物理光学法(PO)の3つのソルバーで解析しました。照射する電磁波は周波数10GHzの平面波です。リフレクタの入射角度は、方位角φを45°に固定し仰角θを0～90°の範囲で変化させています。図2に偏波角90°(水平偏波)の解析結果を、図3に偏波角45°の解析結果を示します。これらは実測結果[1]と良好に一致しています。
図2 モノスタティックRCS（偏波角90°）
図3 モノスタティックRCS（偏波角45°）
計算コスト
表1に、偏波角90°(水平偏波)の解析にける計算コストを示します(偏波角45°の場合もほぼ同様です)。高周波近似法であるGO、POの場合は、完全解法であるMoMの場合に比べて、所要メモリが少なくて済みます。一方計算時間については、 MoMに比べて GOは少ないですがPOは多くなっています。これは、 POの場合は多重反射の影響を考慮した計算が必要になるためです。
表１ 各ソルバーの計算コスト
まとめ
３面コーナリフレクタのモノスタティックRCSを、モーメント法(MoM)、幾何光学法(GO)、物理光学法(PO)の各ソルバーで解析し、それらの結果と計算コストを比較しました。高周波近似法であるGO、POでは、完全解法であるMoMに比べて、所要メモリが少なくて済みました。一方計算時間については、 MoMに比べて GOは少ないですがPOでは多くなりました。POでの計算時間増大の要因は、多重反射の影響を考慮した計算が必要になることにあります
Fekoでは、解析の目的、モデルの規模、計算機の性能などを考慮して様々な手法を選択し、RCSの検討をすることができます。
