半空间及上方目标复合散射特性的研究在微波遥感、雷达成像、隐身与反隐身、目标探测与识别等方面具有十分重要的理论意义和实际应用价值。在天基雷达观测的情形,由于目标和背景的相互作用,其复合散射特性与目标单独存在时差别很大。本文系统地研究了天基雷达观测情形层状半空间及其上方目标复合电磁散射计算的快速算法。本文在层状半空间上方目标散射计算的入射波引入、背景对反射波极化特性的影响、观察点远离界面时半空间上方任意取向电磁偶极子远场辐射特性的快速计算等方面都做出了创新性的工作。论文主要工作和创新点如下:1.层状半空间上方任意取向电、磁偶极子远区辐射场的快速计算。针对层状半空间情形格林函数包含复杂的Sommerfeld积分,计算困难的问题,本文利用互易定理得到观察点远离界面时(天基雷达观测情形)层状半空间上方任意取向电、磁偶极子频域辐射场的解析表达式。进一步,给出了各向异性层状半空间上方任意取向电、磁偶极子频域辐射场的解析表达式。为半空间上方目标电磁特性的快速计算打下了良好的基础。2.线性极化波入射到半空间时反射波极化特性分析。以往分析计算中,层状半空间反射波的极化特性相比于入射波极化特性的变化常常被忽略。本文系统研究了线性极化波入射到介质界面时反射波极化状态的变化情况。分析了入射波极化角、半空间介质参数等对反射波极化状态的影响。给出在不同入射条件下,反射波极化状态点在Poincare球上的分布情况并对其进行详细分析。这一部分工作为采用半解析的方法计算半空间上方目标电磁散射时入射波的加入提供了保障。3.层状半空间及其上方目标电磁特性计算的半解析方法。本文采用半解析方法计算层状半空间及其上方目标的电磁散射问题,提出了一种仅包含目标本身的半空间上方目标电磁特性研究方法。层状半空间的影响通过双向入射波(直达波和界面反射波)的引入而实现。考虑到反射波相比入射波极化状态、电场幅值、相位上的差别,通过等效原理,将界面反射波引入到计算区域中。在瞬态场计算中,结合傅里叶变换将入射波、反射波时域波形引入到FDTD(Finite Difference Time Domain,时域有限差分方法)计算区域中。4.高功率微波照射下半空间上方目标耦合特性研究。利用上述方法分析了考虑半空间情形下高功率微波入射到目标时,目标内部的近场特征,同时分析并讨论了当改变入射条件时,目标内部能量耦合变化情况。