Comparaison de la section transversale radar sur des formes simples

Ce document présente les résultats de simulation de CAPITOLE-RCS sur des formes simples.

La SER monostatique est calculée et comparée aux données mesurées publiées dans l’article suivant : A.C. Woo, H.T.G. Wang, M.J Schuh and M.L Sanders  » Benchmark Radar Targets for the Validation of Computational Electromagnetics Programs  » IEEE Antennas and Propagation Magazine, Vol. 35, No. 1, February 1993. Ces modèles sont destinés à la validation et à l’étalonnage des logiciels de simulation électromagnétique. Toutes les simulations avec le logiciel CAPITOLE-RCS ont été effectuées sur un ordinateur portable Windows 10 avec Intel core i7 CPU et 16 Gb de mémoire RAM.

1. Le cas test de la NASA "Metallic Almond"

Modèle :

Le « Metallic Almond » n’est en fait pas une forme simple. Elle est définie par des équations mathématiques pour former une surface en forme d’amande. Ce modèle est très intéressant pour l’étude de la SER car il met en évidence une grande dynamique sur la valeur de la SER. Le maillage doit être affiné sur la pointe et la base pour conserver une bonne précision sur les résultats.

La longueur totale est de 0,25 m (9,936 pouces).

Paramètres de simulation :

La SER monostatique est calculée à 3 fréquences : 1,19, 7 et 9,92 GHz.

Pour la polarisation verticale et horizontale.

La SER est représentée en dBm2 en fonction de l’angle d’azimut de 0 à 180°. L’azimut zéro correspond à l’incidence sur la pointe. L’angle d’élévation est nul.

Solveur :

La méthode du moment a été utilisée avec le solveur MSCBD et les équations EFIE.

1.19 GHz 7 GHz 9.92 GHz
Taille des mailles Lambda/40 Lambda/15 Lambda/15
Nombre d'inconnues 3 546 17 262 34 692
Durée totale 2 secondes 17 secondes 57 secondes
Figure 1 - Modèle de maillage de la "Metallic Almond"
Figure 2 NASA Almond SER @1.19GHz CAPITOLE-RCS vs mesure

2. Ogive simple métallique

Modèle :

Le modèle a été créé à partir de l’expression analytique pour créer une courbe et tourné pour créer une surface. La longueur totale est de 0,254 m (10 pouces).

Paramètres de simulation :

La SER monostatique est calculée à 2 fréquences : 1,18 et 9 GHz.

Pour la polarisation verticale et horizontale.

La SER est représentée en dBm2 en fonction de l’angle d’azimut de 0 à 180°. L’azimut zéro correspond à l’incidence sur la pointe. L’angle d’élévation est nul.

Solveur :

La méthode du moment a été utilisée avec le solveur MSCBD et les équations EFIE.

1.18 GHz 9 GHz
Taille des mailles Lambda/50 Lambda/20
Nombre d'inconnues 3 648 34 968
Durée totale 1 seconde 1 minute et 12 secondes
Figure 3 - SER d'une simple ogive métallique à 1,18 GHz CAPITOLE-RCS en fonction de la mesure
Figure 4 - Modèle métallique à maillage en Ogive simple

3. Double ogive métallique

Modèle :

Le modèle a été créé à partir de l’expression analytique pour créer une courbe et tourné pour créer une surface.

La longueur totale est de 0,191 m (7,5 pouces).

Paramètres de simulation :

La SER monostatique est calculée à 2 fréquences : 1,57 et 9 GHz.

Pour la polarisation verticale et horizontale.

La SER est représentée en dBm2 en fonction de l’angle d’azimut de 0 à 180°. L’angle d’élévation est nul.

Solveur :

La méthode du moment a été utilisée avec le solveur MSCBD et les équations EFIE.

1.57 GHz 9 GHz
Taille des mailles Lambda/40 Lambda/15
Nombre d'inconnues 3 288 15 096
Durée totale 1 seconde 13 secondes
Figure 5 - Modèle de maillage métallique à double ogive
Figure 6 - SER de la double ogive métallique à 1,57 GHz CAPITOLE-RCS en fonction de la mesure

4. Cône-sphère métallique

Modèle :

Le modèle a été créé à partir de l’expression analytique pour créer une courbe et tourné pour créer une surface.

La longueur totale est de 0,689 m (27,127 pouces).

Paramètres de simulation :

La SER monostatique est calculée à 2 fréquences : 869 MHz et 9 GHz.

Pour la polarisation verticale et horizontale.

La SER est représentée en dBm2 en fonction de l’angle d’azimut de -180 à 0°. L’azimut de -180 degrés correspond à l’incidence sur la pointe. L’angle d’élévation est de zéro.

Solveur :

La méthode du moment a été utilisée et les équations de l’EFIE ont été utilisées.

869 MHz 9 GHz
Taille des mailles Lambda/40 Lambda/20
Nombre d'inconnues 8 664 227 793
Durée totale 12 secondes 3h11 min (sur un serveur de 48 cœurs)
Figure 7 - Modèle de maillage cône-sphère
Figure 8 - SER de la sphère conique métallique à 869 MHz CAPITOLE-RCS en fonction de la mesure

5. Cône-sphère métallique avec fente

Modèle :

Le modèle a été créé à partir de l’expression analytique pour créer une courbe et tourné pour créer une surface.

La longueur totale est de 0,689 m (27,127 pouces).

Paramètres de simulation :

La SER monostatique est calculée à 2 fréquences : 869 MHz et 9 GHz.

Pour la polarisation verticale et horizontale.

La SER est représentée en dBm2 en fonction de l’angle d’azimut de -180 à 0°. L’azimut de -180° correspond à l’incidence sur la pointe. L’angle d’élévation est de zéro.

Solveur :

La méthode du moment a été utilisée avec le solveur MSCBD et les équations EFIE.

869 MHz 9 GHz
Taille des mailles Lambda/40 Lambda/15
Nombre d'inconnues 8 952 131 508
Durée totale 13 secondes 7 min 26 secondes
Figure 9 - Modèle de maillage du cône et de la sphère avec interstices
Figure 10 - Sphère conique métallique avec espace SER @869MHz CAPITOLE-RCS vs mesure
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