雷达高距离分辨力需要大带宽发射信号, 而雷达发射连续大带宽信号受硬件成本和频谱资源限制。利用多个窄带发射信号进行宽带合成时, 由于窄带信号频谱不连续性和步进量的增大, 会出现距离旁瓣增大、不模糊距离范围缩小的问题。为解决上述问题, 并充分利用不连续或跨波段的频谱资源, 提出一种用于宽带聚合的雷达稀疏频率配置方式。通过子频带之间的差分处理, 获得等效的连续均匀步进虚拟频率信号, 在获得高分辨力的同时避免距离旁瓣增大和距离模糊; 对于频率跨度较大的子频带, 提出了基于几何绕射理论(GTD)模型的目标散射特性频率一致性校正方法, 并仿真分析了不同频率跨度对宽带聚合效果的影响和跨波段宽带聚合的可能性。该研究可进一步为雷达系统的后续兼容研究提供参考。

从技术上获取悬浮粒子与光相互作用的指标体系，从理论上模拟悬浮粒子与光相互作用的过程和机制，进而借助光散射技术对悬浮粒子的微物理属性进行定性定量的识别、区分和反演，是相关领域研究者的关注焦点。光学测量中的偏振散射分析，不仅能实现原有粒子散射过程的检测，还能借助偏振矢量分析有效扩展实验数据的信息维度，从而为不同粒子类别和属性差异的细化识别提供可能。本文针对悬浮粒子的测量与分析问题，从测量技术、计算理论、实测数据分析几个方面对光散射相关进展进行了综述，并重点关注了基于粒子散射偏振分析提取的悬浮粒子研究进展。

依据雷达面散射体散射特性相关理论, 结合国内外现状, 提出了基于干扰绳及干扰贴片组合结构的新型雷达无源干扰物, 可实现对雷达的遮蔽干扰, 并基于对面散射体的散射特性研究进行设计, 得到立方体型干扰物结构, 以及对干扰物样件双程散射衰减特性的实验研究。利用理论仿真和实验测试, 为基于干扰绳及干扰贴片组合结构的新型雷达无源干扰物的雷达多波段散射衰减性能提供理论及数据支撑。

依据假目标干扰理论、再入段弹道式目标运动理论以及雷达散射特性，结合国内外弹道导弹突防重诱饵的研究现状，提出了基于气动阻力系数的弹道导弹非动力型重诱饵概念模型，设计一种与目标外形相似、但体积小、质量轻的弹道导弹再入段突防伴飞重诱饵。同时结合弹头阻力系数的影响，设计一种通过形态设计、代替发动机调姿的弹道导弹再入段的伴飞。对干扰核心组件的性能参数进行计算，设计了雷达无源干扰组件结构。最后，对核心干扰组件的雷达散射性进行仿真和实验测试，为弹道导弹突防的再入段伴飞式重诱饵的研究提供理论基础和数据支撑。

针对复杂的火星大气环境，基于T-matrix理论，对三种非球形火星沙尘粒子的散射特性进行了研究，计算了服从对数正态分布的非球形火星沙尘粒子的散射特性，分别在有沙尘暴和无沙尘暴两种条件下，分析非球形火星沙尘粒子的传输衰减和透射率随粒子数浓度、波长以及高度的变化趋势，并与球形粒子进行对比.结果表明：非球形与球形粒子的消光效率因子和散射效率因子存在较大差异，两者之间的最大差值分别为1.786 8和1.761 9，而切比雪夫粒子的散射特性与球形粒子最接近；当入射波长为0.55 μm时，火星上沙尘粒子群整体的散射主要集中在前向40°以内，且非球形与球形粒子在前向60°以内散射强度基本相等，大于60°时非球形的散射强度比球形粒子高；非球形火星沙尘粒子的传输衰减和透射率（随波长、粒子数浓度和高度）的变化趋势与球形的基本一致，且其尺寸的比值越接近于1，传输衰减和透射率越接近于球形粒子的值.

依据红外辐射和雷达波吸收散射相关理论，结合国内外复合无源干扰物的现状，提出了基于雷达透明红外低发射率材料涂覆的三维新型雷达无源干扰物。根据红外涂覆材料非可燃的特点，实现三维无源干扰物无落地燃烧，并通过对复合涂料红外和雷达干扰性能匹配研究，以及无源干扰物多形状反射性能和吸收特性的研究，利用理论仿真和实验测试，为基于雷达透明红外低发射率材料涂覆的三维雷达无源干扰物红外遮蔽性能和雷达波段散射性能提供理论及数据支撑。

根据基尔霍夫近似理论分析了金属粗糙表面在太赫兹频段的散射规律及影响因素, 通过加工不同粗糙度的金属铝板样品, 基于远红外激光器搭建的单频点散射特性测量系统及远红外傅里叶光谱仪(FTIR)的宽带反射率测量系统, 对粗糙铝板的散射规律进行了实验测量与验证, 发现实验测量结果与基尔霍夫近似计算结果具有良好的一致性, 证明了峰值散射系数与粗糙度和频率的负相关性, 以及与入射角度的正相关性。分析了近似光滑和较大粗糙度两种极限情况下的散射特性, 给出了基尔霍夫近似理论在太赫兹频段的适用条件。相关结论为复杂目标散射特性的理论计算奠定了基础, 对太赫兹频段雷达相关理论和技术的发展具有重要意义。

卫星表面褶皱会对卫星的光学散射特性产生显著影响,进而影响光学设备对目标的探测,而关于卫星褶皱表面光学散射特性的研究大多将褶皱近似为漫反射材料,导致近似误差大且缺乏依据的问题。以卫星表面常用包覆材料银色聚酰亚胺薄膜为研究对象,借助三维(3D)建模技术实现对空间目标褶皱表面的模拟,通过计算不同入射角和观测角时目标的光学横截面积,定量研究了不同程度的褶皱对目标光学散射特性的影响。结果表明:褶皱使目标峰值散射变暗,但使探测器的可观测范围变大,由平整表面5°镜面反射角发散至褶皱表面约42°可观测反射角,对散射特性产生了巨大影响;在对卫星进行光学特性研究时,需结合卫星的加工情况对目标表面进行相应的褶皱处理,以提高分析精度。

研究红外波段沙尘的散射特性对自由空间光通信(FSO)具有重要的理论意义。针对FSO常用的几个红外波长, 采用Mie理论对激光在不同沙尘粒径下的散射特性进行了分析; 基于粒子尺寸的对数正态分布模型, 计算了沙尘条件下红外波段(0.76~10.6 μm)激光的传输衰减率。结果表明: 在沙尘条件下, 7.4~8.0 μm这一波段附近的传输衰减最小, 并且明显低于其他波段。因此, 可以选用7.4~8.0 μm这一波段的激光进行沙尘条件下的激光通信, 其传输性能会明显优于其他波段。最后, 以波长1.064 μm为例, 分析了“能见度”随粒子浓度的变化关系, 并与蒙特卡罗方法的计算结果进行了比较。

针对脉冲激光周向探测平面目标回波特性的问题，设计了脉冲激光周向探测系统。基于传统激光雷达方程，采用单站式激光雷达散射截面方程，推导了混有时空分布的回波功率的一般方程。基于倾斜平面目标的表面特性，推导了扩展目标和非扩展目标的回波功率方程。通过仿真分析了脉冲展宽特性、朗伯体与非朗伯体平面的目标回波特性。对周向探测系统进行加工以及回波实验，实验结果表明，数值计算回波与粗糙平板实际回波波形一致，为脉冲激光周向探测系统测距提供了理论依据。