構造計画研究所 | 情報通信グループ

背景

• 近年、車載用レーダーをはじめ、ミリ波レーダーの利活用が増えている。
• 計算空間をメッシュ化して計算する電磁界解析では、マシンリソースや計算時間の関係上、ミリ波帯での大規模計算は困難である。

目的

• 解析手法に物理光学近似（PO）と等価電流法（MEC）を使用することで、現実的な計算時間でミリ波帯等におけるレーダー反射断面積（RCS）の計算を行う。
• 理論値や電磁界解析結果と比較することでPO/MEC法による解析結果の妥当性を検証した上で、ミリ波帯の大規模なRCS解析を行う。

• ミリ波レーダー解析ツール WaveFarer を用いてレイトレース法をベースとしたPO/MEC法によるRCSを計算する。
• 検証のため、3次元電磁界シミュレータ XFdtd を用いてFDTD法によるRCSを計算する。

平板のRCS

• 図1に平板の理論値のRCS（理論値）とPO/MEC法によるRCS（WaveFarer）の比較を示す。
• PO/MEC法によるRCSは理論値と良く一致している。

球のRCS

• 図2に球の理論値のRCS（理論値）とPO/MEC法によるRCS（WaveFarer）の比較を示す。
• PO/MEC法によるRCSは理論値と良く一致している。

コーナーリフレクターのRCS

• 図3にコーナーリフレクターの電磁界解析手法によるRCS（FDTD法）とPO/MEC法によるRCS（WaveFarer）の比較を示す。
• PO/MEC法とFDTD法のRCSの傾向は概ね同じであり、正面でのRCSは良く一致している。

ヘルファイアミサイルのRCS

• ヘルファイアミサイルモデルはRemcom社のWebサイト(RCS of Hellfire Missile: Comparison of X3D PO MEC to
  XFdtd)のモデルを使用する。
• 図4にヘルファイアミサイルのRCSのスキャン方向を示す。XY平面、XZ平面、YZ平面における水平・垂直偏波のRCSを計算する。
• 図5にヘルファイアミサイルの電磁界解析手法によるRCS（FDTD法）とPO/MEC法によるRCS（WaveFarer）の比較を示す。
• PO/MEC法とFDTD法のRCSの傾向は良く一致している。

• 図6に、電磁界解析では計算困難な周波数76.5GHzにおけるPO/MEC法による自動車車体のRCSを示す。
• 計算時間も約3時間であり、現実的な時間で計算が完了している。

• PO/MEC法を用いてRCSを計算し、理論値や電磁界解析結果と比較することで、PO/MEC法によるRCSが妥当であることを確認した。
• PO/MEC法を用いることで、電磁界解析では計算困難なミリ波帯の大規模なRCS解析を現実的な計算時間で行えた。
• ミリ波レーダー解析ツール WaveFarer を用いた。