球体RCS计算 - 金属球的单站RCS【CST软件分析】
球体RCS计算 - 金属球的单站RCS【CST软件分析】
金属球的雷达散射截面（RCS）计算是RCS分析的基础案例。本文将使用CST软件中的T-solver和I-solver两种求解器，对金属球进行单站RCS计算，并对比两种求解器的结果。
Step 1. 使用T-solver进行初步计算
首先选择RCS模板并设置T-solver，频率范围为0-5GHz。建立半径为10.16cm的金属球模型，该尺寸在5GHz时约为三个波长，适合使用时域求解器。模板推荐使用IE求解器，因此我们将使用两种求解器进行对比。
检查平面波（plane wave）是否已被模板自动定义。参数alpha、theta和phi也应自动定义好。其中，alpha控制平面波的电场极化方向，0表示x方向，90表示y方向；theta和phi定义平面波的入射方向，与远场的方向图坐标定义一致。
平面波从Z+方向射入，即theta=0和phi=0的方向。定义一个远场RCS探针，位置在Z=55cm处，位于仿真计算域之外，以观察正面反射的RCS。根据极化方向，可以定义YZ平面为磁对称，XZ平面为电对称。
运行时域仿真，观察探针的Y方向反射。由于其他方向没有反射，因此只关注Y方向的数据。需要注意的是，纵轴和横轴都还没有归一化。如果让2pir/lamda=10，算出lamda大概是6.4cm，对应频率为4.7GHz，也就是说我们看的0-5GHz是为了只看瑞利散射和米氏散射区域，所以4.7GHz以下看不到平稳RCS值很正常。
Step 2. 提高精度（T-solver）
为了提高计算精度，需要对网格进行加密。由于我们主要关注3-5GHz的准确性，因此自适应网格将针对这段频率的RCS值进行优化。首先添加后处理，计算这段频率RCS值的积分。然后在自适应网格设置中选择这个值，收敛标准设为0.01。经过4次网格加密后，探针的RCS变得更加稳定。
Step 3. 使用I-solver进行计算
接下来切换到I-solver进行计算。删除之前的后处理设置，设置求解器计算70个频点，并使用Monostatic RCS sweep（单站RCS扫描）功能。在Properties中定义极化方向和RCS观察角度，单站的观察角和入射角相同。Incident field settings设置电场沿Phi方向（X轴方向），Observation angle sweeps设置观察角度为Theta=0, Phi=0。
仿真结束后会得到一系列的远场数据，每个数据点都是单点RCS数据。为了提取每个频点的RCS数据，需要使用Broadband, 1D Cartesian, single direction的后处理设置，选择Theta=0, Phi=0，Plot type为RCS (square meters)，极化方式选择Phi。
Step 4. 数据类型转换
由于T-solver和I-solver的结果数据类型不同（T-solver为1DC复数，I-solver为1D实数），需要进行数据类型转换才能进行比较。通过后处理将实数结果复化，然后可以将两个结果放在一起比较幅度。
结果分析
对比结果显示，T-solver和I-solver对于小尺寸目标的RCS计算结果非常接近，且计算效率很高，普通笔记本电脑仅需1分钟即可完成计算。需要注意的是，当比较两个复数结果时，除了幅度（dB）外，线性值和实部/虚部等其他格式可能不一致。这是因为RCS计算过程中涉及功率计算，探针是通过散射入射功率比来计算RCS，线性值和dB值的转换关系为10log，而实数（dB）复化使用的是20log公式。因此，即使dB值相同，线性值也可能不同。