Electromagnetic waves scattering from rough surfaces is studied here when a planewave is incident upon a surface which is assumed to be perfectly conducting and of Gaussian distributed height profile. Statistical characteristics of the scattered fields are described by a vector $\underline{V} = \underline{K}_1 - \underline{K}_2$, where \underline{K}_1$ and $\underline{K}_2$ are wave vectors of incident and scattered fields, respectively, rather than by usual incident and scattered angles. The descriptions of scattered fields in the $\underline{V}$ space provides clearer understanding of scattering mechanisms and enables one to calculate scattering field patterns.
Means and Variances of the scattered fields are derived for various values of the surface roughness. It is shown that non zero means of scattered fields occur only in the specular direction for the Gaussian random surface. For non specular directions, therefore, variance of the scattered field becomes its average intensity. The most energy of the incident wave is reflected to the specular direction for the slightly rough surface and scattered into various directions for the very rough surface.
본 논문에서는 평면파가 정규확률분포를 갖는 불규칙한 완전도체 표면에 입사 하였을시 일어나는 전자파의 산란 문제를 연구 하였다. 산란파는 반사면의 불규칙성 때문에 Random Variable 이되며 산란파의 통계학적 평균치와 표준편차를 산란각도의 함수로 계산하였다. 산란 방향에 따른 산란파의 크기를 평균치와 표준편차로 부터 구하여 그 결과를 도시 하므로서 표면의 거친정도가 산란에 미치는 영향을 쉽게 파악할 수 있게 하였다. 이와같은 작업은 산란각를 종래와 같이 입사, 반사각으로 표시하지 않고 그것을 대신 표시할 수 있는 벡타 $\underline{V} = \underline{K}_1 -\underline{K}_2$ 를 사용하므로서 훨씬 간단하게 이루어 졌으며 여기서 $\underline{K}_1$ 과 $\underline{K}_2$ 는 각각 입사파와 산란파의 Wave 벡타를 의미한다.
불규칙 표면에 입사한 전자파가 주로 어느 방향으로 산란되어 반사하는가 하는 것은 반사면의 거친정도에 따라 크게 달라진다. 불규칙반사면의 높이에대한 통계학적 표준편차를 σ, correlation distance 를 T 라 할때, 만일 $\frac{T^2}{\Delta\sigma^2}\geg2$ 이면 대부분의 반사파는 입사각과 같은 각을 갖는 반사각방향으로 반사가 일어나며 그 주위로 좁은범위내에서 산란파가 존재하게 된다. 반면에 반사면이 매우 거칠어서 $\frac{T^2}{\Delta\sigma^2}<2$ 이면 매우 넓은 각도로 산란이 일어나며 가장 크게 산란이 일어나는 각도는 입사각과 반사각이 같지 않는 다른 각도가 된다. 이와같은 결론은 물리적인 의미에서 실제와 합당하며 정량적 계산에 의해 얻어진것이므로 실제 통신시스템 설계에 응용될 수 있다.
