物理光学论文范文参考 物理光学毕业论文范文[精选]有关写作资料

目录

1. 第一篇物理光学论文范文参考：气溶胶物理光学特性的激光雷达遥感研究
2. 第二篇物理光学论文样文：电大目标的时域及频域散射场计算方法研究
3. 第三篇物理光学论文范文模板：三维复杂粗糙海面电磁散射建模研究与特性分析
4. 第四篇物理光学论文范例：我国高中物理核心概念及其学习进阶研究
5. 第五篇物理光学论文范文格式：天线罩的高低频分析与优化设计方法研究

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第一篇物理光学论文范文参考：气溶胶物理光学特性的激光雷达遥感研究

大气气溶胶具有显著的气候效应,对大气中许多物理化学过程都能产生一定的影响,是全球气候变化的重要影响因子之一,已成为科学研究的热点问题.IPCC第四次报告指出,准确地评估其气候效应,依赖于对气溶胶物理、化学与光学特性及其时空分布特征的确切、系统的认识.激光雷达作为一种先进的主动遥感仪器,近年来被广泛应用于大气科学和环境科学等研究领域.激光雷达在探测高度、时空分辨率、长期连续高精度监测等方面具有独特的技术优势,是其它探测手段无法比拟的.本论文针对大气气溶胶,以激光雷达为主要研究手段,分别从硬件技术改进、新算法反演及大气遥感应用等三方面出发,系统地研究激光雷达大气气溶胶遥感的主要工作.

利用兰州大学半干旱气候与环境观测站(SACOL)多套地基激光雷达系统,自2007年以来在我国西北地区五个站点的野外观测资料,重点分析了该地区气溶胶物理光学特性的时空分布变化特征及差异,并与东亚激光雷达观测网AD-NET在日本筑波的激光雷达观测结果对比分析.结果表明,西北地区不同地区气溶胶垂直结构存在显著的差异.SACOL气溶胶散射比季节变化从大到小依次为冬季-春季-秋季-夏季,而筑波则为春季-夏季-秋季-冬季,并且SACOL气溶胶散射比和退偏比分别是筑波的4倍和2倍.

基于多台地基激光雷达和星载激光雷达CALIPSO的观测,结合NCEP再分析资料、Aura/OMI资料、多套地基太阳光度计以及HYSPLIT轨迹模式等其它独立资料,从不同角度分析2008年5月和2010年3月影响范围很广的2个特大沙尘暴个例.对于2008年5月沙尘个例,张掖站微脉冲激光雷达探测到的沙尘气溶胶出现明显的多层结构,而景泰和SACOL站并没有这种现象且沙尘气溶胶分别被限制在2公里和1.5公里以内,原因是张掖离沙尘源区很近使得沙尘气溶胶未能很好地混合在一起.从CALIPSO卫星探测结果来看,沙尘气溶胶高度可达到2公里,并且水平尺度很宽(约550公里).对于2010年3月沙尘个例,多台地基激光雷达、星载激光雷达、太阳光度计以及轨迹分析等多种不同资料均一致表明,沙尘气溶胶可从西北地区快速地传输至北极地区,只需要5天时间.此外,结合激光雷达和气团轨迹分析发现,2001至2010年期间约有25.19%沙尘过程可通过该快速通道远距离输送至北极.

根据激光大气遥感相关理论,利用Mueller矩阵计算各种不同类型退偏比及它们之间的关系,并用观测资料进行验证,发现该关系对沙尘气溶胶和卷云等性质复杂颗粒有明显的差异,依赖于它们的形状、几何结构以及冰晶方向等因素.利用SACOL站双波段偏振激光雷达资料计算气溶胶消光后向散射系数、线性退偏比与色比,并分别讨论它们各自与多波段太阳光度计反演的体积浓度、有效粒子半径之间的关系.基于上述结果,采用偏最小二乘回归分析研究太阳光度计结果与激光雷达所观测的三个参量之间的定量关系,从而提出一种利用激光雷达资料反演体积浓度和有效粒子半径的新算法.结果表明,该算法简便实用、结果合理.

设计并研制一套米散射-拉曼-荧光光谱紫外偏振多功能激光雷达系统,可实现气溶胶米散射、拉曼散射和32通道连续荧光光谱(约180nm谱宽)等多种信号的同时探测.观测结果发现,判断是否存在荧光物质的阈值是总荧光强度是否大于200MHz,且产生大量荧光信号的色比值在0.25-0.45之间.这些释放很强荧光信号的物质基本上是细粒子,比背景气溶胶小得多.荧光光谱随着水汽的变化存在指数递增关系.经过气团后向轨迹分析发现,这些荧光物质很可能是来自西太平洋海面的生物气溶胶.结果还表明,研制的多功能激光雷达系统可有效地提高激光雷达大气遥感能力.

第二篇物理光学论文样文：电大目标的时域及频域散射场计算方法研究

随着信息技术的迅猛发展,现代战争已由机械化战争演变为信息化战争.现代探测设备和武器系统向智能化、高精度、远距离发展,传统作战武器在战场上的生存能力、突防和打击能力受到严重的威胁.隐身技术的出现极大地提高了武器装备的生存概率及战斗能力.隐身技术的探索必须从目标的电磁散射特性研究入手,而目标的电特大尺寸所导致的巨大未知量增加了目标雷达散射截面(RCS)预估的复杂度.另一方面,短脉冲通信和超宽带雷达的广泛应用对目标宽带RCS的快速预估提出了迫切的需求,亟需开展时域电磁理论和技术的深入研究.本论文密切结合“十一五”国防科技预研重点项目,研究了电大尺寸复杂目标的频域及时域散射计算方法,所取得的成果可概括为：

1.深入研究了裁剪非均匀有理B样条(NURBS)曲面建模技术.对于基于裁剪NURBS曲面建模的电大尺寸目标,从其标准格式的IGES(Initial Graphic ExchangeSpecification)模型输出文件中提取出后续电磁计算所需的几何信息,包括裁剪NURBS曲面基面的阶数、控制顶点、权因子、节点矢量和参数域与空间域的所有裁剪曲线,实现IGES文件的二次开发,使得目标建模与电磁计算的数据接口一致.

2.在深入分析裁剪NURBS曲面数学模型的基础上,实现了基于二维参数域的裁剪曲面上离散点的有效性判定方法.该方法将判定离散点是否位于三维空间裁剪曲面的有效域转化为判定离散点相应的参数是否位于裁剪曲面的二维参数定义域,简化了判定的过程,是后续电磁计算的预处理工作.

3.针对传统物理光学(PO)方法采用数值积分计算裁剪NURBS曲面上物理光学积分带来的计算速度慢、所需内存多的缺点,在深入分析驻相法(SPM)计算裁剪曲面物理光学积分失效原因的基础上,将驻相法与Gordon公式相结合,提出了SPM-Gordon方法计算裁剪曲面上的物理光学积分,同时提出了一种简单快速的遮挡判断方法.新方法兼具驻相法的速度优势与Gordon方法的灵活性,与数值积分相比速度提高十倍以上.

4.针对传统时域物理光学(TDPO)仅用于计算电大理想导体目标时域散射场的局限性,提出将TDPO推广应用于分析电大均匀介质目标的时域散射场.将菲涅尔反射系数引入频域物理光学近似,由逆傅里叶变换推导出介质TDPO的表达式,从而使TDPO能够分析电大均匀介质目标的瞬态散射及宽带RCS.

5.针对传统TDPO采用数值积分计算时域物理光学积分所导致的诸多缺点,如积分单元尺寸必须满足一定限制才能保证积分精度,计算速度慢等,提出了改进TDPO计算电大导体或者均匀介质目标的时域散射场及宽带RCS.改进TDPO将时域散射场表示为入射脉冲与时域物理光学积分之间的卷积运算.通过Radon变换得到了三角面片上时域物理光学积分的完全精确的闭式表达式,该表达式的精度与三角面片的尺寸无关.在满足建模精度的前提下,目标可以采用尽量大的三角面片进行拟合而不影响时域散射场的计算精度.

6.针对传统时域等效边缘电磁流(TD-EEC)计算目标的时域散射场时,需要将目标边缘离散为满足一定长度限制的直线段才能保证围线积分的计算精度,提出了改进的TD-EEC计算平板结构的时域散射场及宽带RCS.改进TD-EEC将时域散射场表示为入射脉冲与绕射系数沿边缘的围线积分之间的卷积运算.通过Radon变换提出了直线段上围线积分精确的闭式表达式,该表达式的精度与积分线段的长度无关.因此当绕射边缘为任意直边缘时,应用改进TD-EEC不需要对边缘进行离散,从而显著地提高计算速度并降低存储量.

第三篇物理光学论文范文模板：三维复杂粗糙海面电磁散射建模研究与特性分析

随机粗糙海面的电磁散射研究在海洋微波遥感、雷达制导与截获、目标识别与特征提取等领域具有重要的理论意义和广泛的应用前景.如何精确有效地分析三维介质粗糙海面的电磁散射特性一直是实际工程应用中关注的问题.本文研究了粗糙海面电磁散射的特殊性和相应处理手段,分别采用近似方法、数值方法和混合方法对粗糙海面散射及其与目标复合散射的相关问题开展了系统的研究.本文的主要研究内容如下：

1.阐述了海面电磁散射的基本理论和关键问题.从雷达方程出发,分析了扩展型粗糙面电磁散射表征方法和二维锥形入射波的参数选取方法；根据Debye公式描述了海水的媒质特性与频率、温度、盐浓度等因素的关系；最后,给出了典型海浪几何模型,包括：风场海浪、内波以及破（碎）波.

2.研究了局部前后向迭代物理光学法及其加速技术在海面散射中的应用.从频域角度出发,将物理光学法（PO）应用于频域电磁场积分方程方法中,计算了相对平坦粗糙海面的散射特性.为了处理复杂粗糙面的电磁散射问题,引入了迭代物理光学法（IPO）来计算海面面元间的电磁耦合作用.算例表明,在计算内存不明显增加的前提下,该方法能有效提高复杂海面的电磁仿真精度.同时,为了加速迭代物理光学法中迭代收敛过程,提出了带有松弛因子的前后向迭代物理光学法（FBIPO）,并且在此基础上实现了快速远场近似技术及局部耦合迭代技术,从而显著降低了计算复杂度,进一步提高计算效率.最后,利用上述方法分析了不同粗糙度、不同介电常数等因素对海面散射的影响.

3.研究了多层快速多极子方法（MLFMA）在海面散射中的应用.介绍了MLFMA的实现框架；推导了基于阻抗边界条件（IBC）下的聚合量与配置量；研究了MLFMA在海面散射中的处理方法,包括：海面的截断参数选取；边界效应抑制处理方法等.并且根据海面散射的特点,提出了多种优化技术,包括：阶数可调的高阶叠层矢量基函数来减小计算未知量；稀疏近似逆预条件技术加速阻抗矩阵的迭代收敛过程；三维FFT加速分组间的转移量等,从而有效地解决电大尺寸的海面散射计算问题.最后,采用MLFMA计算了低掠角入射下演进破波的散射特性,从散射机理上分析了雷达回波的海尖峰（Sea Spike）现象以及频谱展宽现象.该方向上的研究能够为复杂三维海面电磁散射仿真提供重要的数据参考.

4.提出了双迭代混合方法来处理海背景下的目标散射问题.结合近似方法与数值方法各自的优点,采用PO/FBIPO和MLFMA分别计算粗糙面、目标体的复合散射,然后通过迭代耦合模型计算两者之间的电磁耦合作用.分别针对简单粗糙海面和复杂粗糙海面,研究了基于各自不同散射特性下的海面几何面积选取规则以及对应的不同电磁仿真方法,从而有效地减小了计算代价.并且采用快速远场近似技术来加速目标与海面间的电磁耦合过程,提高计算迭代效率.

5.根据准静态方法,仿真了不同动态海面变化过程中的雷达时域回波信号,然后采用周期图法分析了简单动态海面的多普勒频移以及Bragg散射,再现了实际雷达工程中的散射现象.

本文对海面电磁散射多种电磁仿真方法进行了深入研究,并在三维海面散射的仿真中证明了上述方法的有效性.本文的工作可以为粗糙海面电磁散射的物理机理解释及电磁仿真工程应用提供很好的数据参考和技术支持.

第四篇物理光学论文范例：我国高中物理核心概念及其学习进阶研究

以上世纪90年代《国家科学教育标准》的颁布为标志,美国各州开展了基于标准的科学课程改革.然而十余年的课程改革效果不佳,尤其是美国学生在国际性的科学测试中表现不佳.对此,美国各界开展了深刻反思,普遍认为各州的科学课程内容标准及国家科学教育内容标准中包含的知识太宽泛,表浅地覆盖了诸多科学知识,导致“一公里宽一英尺深”的课程,学生无法随年级的增长而拓展和加深对核心科学概念的理解.而且,美国的科学课程、课堂教学、考试评价三者“各自为政”.针对这些弊端,华盛顿州、新泽西州率先修订了各自的课程标准.美国国家研究理事会也在2012年颁布了国家科学教育新标准的概念框架.这些新修订的科学课程标准都围绕少数的核心概念组织知识并对每个核心概念规定了12年一贯的学习进阶(即规定了各学段的学生对核心概念应达到的理解程度),使学生在小学、初中、高中各学段的学习中持续加深对核心概念的理解.围绕核心概念组织并整合学科知识、通过学习进阶发展学生对核心概念的理解,能帮助学生形成良好的知识结构、透彻理解核心概念、提高解决问题的能力,已成为当代基础教育科学课程改革的核心理念.目前,我国基于课程标准的物理课程改革已进行了10年左右,从小学到高中所设置的综合科学课程与分科课程在衔接上略显不足,影响了学生问题解决能力、思维能力的发展.因此,调查我国高中物理核心概念是什么并建构出核心概念的学习进阶,对于课程的衔接、学生的学习、教师的教学、考试评价的发展等具有重要意义.

基于以上认识,本研究要解决的问题是：①我国高中物理核心概念(名称)是什么、其内涵是什么②每个核心概念的学习进阶是什么,即小学、初中、高中各个学段的学生对高中物理核心概念应该达到怎样的理解程度

为达到以上研究目的,本研究主要包含两个内容.第一个研究内容是：我国高中物理核心概念的调查研究.通过对高中物理教科书进行文本分析,笔者对力学、电学、热学、光学及近代物理的内容进行了概念梳理,并进而概括出了高中物理核心概念.为验证其合理性,笔者用问卷调查了高中物理教师心目中最核心的知识,并统计了问卷中这些知识出现的频次,检验和调整了自己概括出的核心概念.第二个研究内容是：高中物理核心概念的学习进阶研究.笔者研读了国内外基础教育阶段的物理(或科学)课程标准中与核心概念直接相关的知识点,着重分析了这些标准中要求某个学段的学生就某一核心概念应学习的知识点,统计了这些知识点出现的频次并分析了这些知识点的内涵.此外,笔者还梳理了国内外学者对学生理解核心概念的情况的研究.着重分析了每一个学段的学生对某一核心概念的典型错误理解,以及某一核心概念在各学段的教学效果.综合课标比较及相关研究证据的梳理,笔者对“能量守恒”、“稳定的电场”、“力与运动”这三个核心概念分别构建了学习进阶.

通过以上研究过程,得出了以下结论：

(1)高中物理核心概念共有11个,分别是力与运动,能量、动量的守恒,稳定的电磁场,变化的电磁场,分子动理论,热力学定律,几何光学初步,物理光学初步,原子的结构,原子的变化,波粒二象性和相对论,笔者详述了每个核心概念的内涵.对高中物理教师的问卷调查显示,分布在力、电、热、光、近代物理五个领域中的这11个核心概念能很好地涵盖教师心目中的各领域的核心知识,且11个核心概念中有9个得到了较高的频次,说明被选择的核心概念及其内涵是基本合理的.“热力学定律”与“波粒二象性和相对论”这两个核心概念得到的频次相对最低.经分析,“波粒二象性和相对论”仍然应作为核心概念,但热力学定律是否要与其它核心概念合并是需要进一步研究的问题.

(2)笔者对核心概念“能量守恒”构建出了学习进阶.

在能量的定义和表现形式方面,小学生应学习常见形式的能量(光、电、热、声),也要认识到运动是能量的一种形式,不必学习能量的概念.初中生要开始明确地学习动能、势能、热的本质(不学内能)并初步学习核能,学习近似的、初步的能量概念.高中生应定量地理解动能、势能,开始学习内能、电势能,进一步理解核能,学习更加精确和抽象的能量概念(从守恒的角度),

在能量的转移、转化和守恒方面,小学生仅学习能量转移和转化的典型现象,涉及光、电、热的转移以及电能、热能与其它能量间的转化.初中生应继续深入学习热的转移(热传递的方式、用分子动理论解释热传导)、电能的转化和转移,开始学习动能与势能间的相互转化并初步认识通过碰撞的动能传递,学习“能量可以转化和转移”这一观念及能量守恒定律的半定量表述.高中生应学习更加抽象复杂的能量转移和转化现象,涉及辐射及其本质、通过碰撞的动能传递和转化、原子能核能释放和转化的机制、电势能的转化等,要定量掌握机械能守恒和能量守恒定律,

在做功与能量转化或转移的关系方面,从初中开始学习一些做功过程中发生能量转化的典型实例,高中生要定性和定量地掌握做功与能量变化间的关系,尤其是定量掌握做功与动能变化之间的关系以及做功与重力势能变化之间的关系.

(3)笔者对核心概念“稳定的电场”构建了学习进阶.

在静电场方面,小学生要知道物体经摩擦带电后,能隔一段距离吸引其它物体.在6年级时要区分静电和电流.初中生要知道电荷的种类以及正负电荷间的相互作用.高中生应学习物体带电的微观本质、库仑定律、静电场、电场强度、电势差、电势能、电场线的概念,不必学习电势的概念,

在恒定电流方面,小学生要认识到完整的闭合回路是形成电流、电力元件正常工作的前提,能认识电路中的各元件及其功能,尤其是开关；初中生要开始学习电压、电流、电阻的概念,认识电压和电流之间的因果关系,区分电流与电能的概念.理解电路图、短路、电压表电流表的用法,定性掌握欧姆定律,认识到在简单串联电路中的任意位置新增加一个电阻都会对整个电路造成同样的影响,认识到外电路上电力元件的变化会对干路电流产生影响.识别串并联电路并知道其电压和电流的特点,尤其是电压在串联电路中的分配以及电流在并联电路中的分配.此外,还要定性掌握电功率和焦耳定律；高中生应从电场的观点来理解电路中产生电流的微观机制,定量掌握欧姆定律,知道局部电路的变化会对整个电路造成影响.定量掌握串、并联电路中电阻的特点,定性掌握电阻定律,定量掌握电功率和焦耳定律.

(4)针对核心概念“力与运动”中的“运动学”和“动力学”,笔者分别构建了学习进阶.

在运动学方面,小学生应学习物体运动的多种形式,认识到描述物体的位置需要相对于另一物体,描述物体的运动则要跟踪其位置的变化.初中生要定量掌握速度概念及其与路程和时间之间的关系.认识到物体的运动要通过其位置、运动方向和速度来描述,学习匀速直线运动,用距离-时间图像描述物体的运动.高中生要开始掌握加速度的概念,学习匀加速直线运动的相关规律.区分位移和距离、速度和速率等标量和矢量,区分瞬时速度和平均速度等瞬时值和平均值.用位移-时间图像、速度-时间图像来描述运动,

在动力学方面,小学生要学习力能改变物体的运动和物体的形状.初步认识摩擦力的存在及其对运动的阻碍作用.初中生要认识到非平衡力对物体运动状态的影响,认识到生活中静止的物体往往受到一对平衡力.知道力的作用总是相互的.9年级时认识到物体不受力或受到一对平衡力时将保持静止或匀速运动.高中生应继续深入学习牛顿第一定律,对于惯性,知道物体保持的是失去力的一瞬间的速度.学习牛顿第二和第三定律,认识力与加速度产生的同时性以及加速度产生的真正原因.学习平抛运动、圆周运动及两者产生的原因,学习万有引力充当向心力的行星运动.

根据以上结论,本研究对教师的教学、教科书的编制以及后续的研究提出了相关的建议.

第五篇物理光学论文范文格式：天线罩的高低频分析与优化设计方法研究

带罩天线系统因具有适应各种严酷工作环境的能力,在军事与民用领域有着广泛的应用.天线罩在保护天线工作的同时,也不可避免地影响到天线的辐射特性.带罩天线系统电磁特性的研究具有重要的现实意义.本文针对带罩天线系统的电性能分析与优化设计问题进行研究,主要的研究工作可以归纳为以下几个方面:1.基于低频方法的天线罩电磁特性分析:研究了天线罩电磁特性分析及其近区障碍物影响分析的有限元—边界积分法和基于体积分方程的矩量法,推导了天线罩表面电磁场以及辐射场的计算公式、障碍物表面电流与电磁场的计算公式,研究了介质板的厚度、长度、倾斜角和曲率等罩面扰动因素对介质板表面场与近场分布特性的影响,考虑天线的不同扫描角度,研究了天线罩抗烧蚀头尺寸、底部形状等因素对天线远场和扫描角度偏移的影响规律.2.基于高频方法的天线罩电磁特性分析:研究了天线罩电磁特性分析的口径积分—表面积分法与射线追踪法,推导了带罩天线辐射场计算的相关公式,重点研究了高频方法的计算有效性问题,对比分析了不同罩壁厚度、曲率、照射方向时高低频计算结果的差异,针对圆形天线罩、罩顶部曲率扰动和夹角变化、罩壁局部和连续扰动、以及罩顶波纹扰动等多种天线罩结构,研究了影响高频方法计算精度的主要因素,确定了基于局部平板近似的高频方法分析天线罩问题的适用范围.3.基于高低频混合方法的天线罩电磁特性分析:研究了天线罩电磁特性分析的混合有限元—物理光学法与混合物理光学—矩量法,推导了天线罩表面电磁流的迭代计算公式,以及用于改进有限元计算的两类耦合边界条件,提出了适用于复杂结构天线罩分析的混合体积分方程—物理光学法,对比分析了不同迭代次数与计算区域划分时,混合方法所计算出的天线罩表面场与远场的差异.结果表明:对混合有限元—物理光学法的改进有效提高了其精度,而混合体积分方程—物理光学法在低频区域长度较短的情况下也具有较好的准确性.4.天线罩电磁特性优化设计:研究了天线罩壁厚度的高效优化方法以及具有镜像瓣抑制特点的罩壁结构设计方法,在推导分析射线追踪法计算带罩口径天线辐射场公式的基础上,提出用于反映天线罩瞄准误差与透波率特性的等效口径重心与平均相对电平的概念,结合粒子群算法研究了A夹层天线罩的芯层厚度快速优化问题,提出了一种粗糙化天线罩内部轮廓的镜像瓣抑制方法,在推导分析均匀介质板透射远场与传输系数关系的基础上,定义了非均匀介质板的等效传输系数与反射汇聚系数的概念,研究了具有周期性轮廓波动的介质板在不同波动形状、波动高度、波动周期下的反射与透射特性,以及周期性内部轮廓波动对于整罩镜像瓣特性的影响.结果表明:通过在适应度函数构造中用等效口径场参数代替传统的远场参数,能够显著提升进化算法的优化速度,通过合理设计天线罩内部的轮廓波动,能够在不影响主瓣的同时,有效达到镜像瓣抑制的效果.5.天线罩电性能的一体化优化方法:研究了基于数字移相器的天线罩瞄准误差快速优化技术以及基于自适应算法的带罩天线系统优化方法,研究了用低位移相器实现最佳数字相位优化的离散粒子群算法,提出了基于先验信息的改进粒子群瞄准误差优化算法,推导建立了用于提升优化速度的辐射关系矩阵,完成了变扫描角的带罩阵列天线针对瞄准误差的数字相位快速优化,推导了基于最小均方误差准则的天线方向图自适应优化算法公式,给出了自适应阵列天线—罩系统的方向图优化方法,并针对主瓣方向、旁瓣电平、零陷位置等要求,结合粒子群算法进行了优化设计.结果表明:基于数字相位与先验信息的瞄准误差优化方法能够能够有效降低移相器的数字量化误差,并具有收敛速度快、计算效率高的优点,而基于自适应算法的优化方法能够在补偿天线罩引起的辐射损耗的同时,有效实现方向图的优化要求.6.带罩天线系统散射对消技术:研究了带罩天线实现对消式隐身的设计方法,建立了具备对消功能的带罩阵列天线优化模型,设计了对消波束与天线主波束赋形优化的适应度函数构成方法,提出了用射线追踪法结合口径积分—表面积分法计算罩内天线平板散射场的方法,分别针对罩外散射体与罩内天线散射的对消问题,进行了基于阵元激励幅度与相位调节的对消波束与主波束赋形优化设计.结果表明:叠加主波束与对消波束激励得到的远场方向图,能够在维持主波束赋形要求的同时,抵消目标的散射场.

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