基于多层快速多极子算法分析平面多层结构

由于多层平面结构空域闭式格林函数难以用加法定理展开,因此,将多层快速多极子算法推广到该类问题的分析存在一定困难.采用二级离散复镜像技术,获得了多层介质空域格林函数,通过对其表达形式做简单的改写,提出针对多层平面结构的多层快速多极子算法,详细讨论了加法定理展开条件对离散复镜像系数的影响及处理办法.数值算例验证了本文方法的准确性和有效性.     

有耗半空间环境中导体目标电磁散射的快速分析

应用快速多极子方法求解有耗半空间环境中任意三维金属体的雷达散射特性.对于基函数与测试函数的近场组作用,我们用离散复镜像法严格处理半空间并矢格林函数.在处理远场区时,我们利用实镜像源和反射系数近似计算交界面处远场的作用.通过位于有耗半空间三面角反射器、立方体证明了方法的正确性和有效性.另外,将多分辨预处理器和快速多极子方法结合使得矩阵求解器的迭代次数和计算时间减少数倍.     

并行多层快速多极子的高效预条件技术

多层快速多极子法是基于矩量法的快速算法,具有较低的计算复杂度和存储复杂度,被广泛应用于目标电磁散射特性分析。对于复杂结构电磁目标,由于矩阵条件数较差,往往存在迭代收敛慢甚至不收敛的问题。针对这一情况,文中利用快速多极子的近区矩阵,结合稀疏矩阵方程求解构造了一种高效预条件。数值实例表明该方法相比于块对角预条件效果更好,能有效加速多层快速多极子迭代过程。     

多尺度问题电磁特性叠层矩量法分析北大核心CSCD

论文提出了一种叠层矩量法分析多尺度目标电磁特性。论文采用矩量法直接计算强相互作用区域,多层矩阵压缩方法(MLMCM)和多层快速多极子方法(MLFMA)分别用于加速计算低频和高频作用区域。论文通过使用多分辨ILU(MR-ILU)预条件加速迭代求解矩量法离散多尺度目标产生的病态矩阵方程。通过分析实际多尺度目标电磁特性证明论文方法的有效性。     

一种适合FMM法的预处理技术在车载通信系统中的应用

提出了一种针对适合于快速多极子(FMM)近场作用矩阵的不完全LU预条件方法。与传统单纯靠填充参数来控制非零元素个数的ILU分解方法相比,该方法由于引入了数值丢弃阈值,因而可以获得更好的预条件矩阵。利用该预条件技术,收敛更快,计算花费的时间和存储量更少。数值试验表明,此方法是一种适合FMM计算的预条件技术。     

邻居预条件加速的多层快速非均匀平面波算法

采用邻居预条件加速的多层快速非均匀平面波算法求解三维导电目标的电磁散射.通过分组,将耦合划分为附近和非附近区,对于非附近区采用索末菲恒等式对格林函数展开,用修正最陡下降路径代替索末菲积分路径进行数值积分.采用内插与外推技术将复角谱序列转换成均匀实角谱序列,以便于算法的高效实施.该算法的计算复杂度与多层快速多极子相当,且更具潜在优势.为改善迭代特性,本文研究了一种邻居预条件方法,加速迭代收敛,数值结果验证了算法的准确和高效.     

电大尺寸涂层散射体RCS的快速并行分析

该文提出了一种快速单元级矢量有限元/自适应多层快速多极子并行算法,该算法可在单元级上完成有限元部分的所有计算过程而无须生成总体系数矩阵;通过将基函数和权函数分别用不同空间位置上的点源函数展开,使多层快速多极子部分的积分计算得到大大简化,转移过程可由快速傅里叶变换计算完成,与波形渐进预估技术结合实现了大型涂层体RCS的快速预估。数值结果说明了算法的有效性。     

三维目标电磁散射的自适应积分方法

应用自适应积分方法并结合邻近组预条件求解三维导电目标的电磁散射.通过建立辅助基函数将三角形分域基函数映射到矩形网格中,并将格林函数离散变换为具有Toeplitz特性的矩阵.用快速傅立叶变换加速迭代求解中的矩阵和矢量相乘,该方法极大的减少了内存需求和CPU时间,其存储量和运算复杂度分别为低于O(N1.5)和O(N1.5logN)量级.应用邻近组预条件技术进一步降低了迭代求解所需的迭代次数.数值结果表明了该方法的准确性和高效性.     

一种基于矢量有限元与多层快速多极子技术的 电磁散射快速并行算法

在混合矢量有限元/多层快速多极子算法的基础上提出了一种快速算法及其并行算法,该算法中,其有限元部分的计算可在单元级上完成,无须生成总体系数矩阵,因此可大大节省内存及计算时间;对多层快速多极子部分,将基函数和权函数分别用不同空间位置上的点源函数展开,使阻抗积分计算得到大大简化,所有转移过程可由快速傅立叶变换计算完成,同时还给出了一些其他的改进措施.数值结果说明了算法的有效性.     

三维导体介质复合结构电磁辐射与散射的MLFMA分析

利用多层快速多极子方法(MLFMA)分析三维导体介质复合结构的电磁辐射与散射特性.根据等效原理,介质表面构造Poggio-Miller-Chang-Harrington-Wu(PMCHW)方程,导体表面建立电场积分方程(EFIE).分析了含介质目标MLFMA算法中远区组矩阵矢量相乘运算以及有耗媒质空间中格林函数的平面波展开.利用该方法研究了涂敷目标电磁散射特性以及天线罩对直线阵天线辐射特性的影响.MLFMA的应用降低了计算量和存储量,实现了对电大尺寸目标快速、准确的求解.     

电荷多极子和电流多极子

本文重点研究源区小而远场时的多极子展开问题。文中采用统一的三维广义Taylor展开,结合矢量算子理论,给出了电荷多极子与电流多极子的一系列结论。文中还讨论了多极子的具体矩阵表达和相对论四维电流矢的多极展开,概念清晰,推演规范,结论简洁,是多级展开理论的一次尝试。     

一种电大尺寸组合体散射的快速计算方法

采用自适应多层快速多极子算法分析电大尺寸组合体的雷达散射截面。推导了组合体表面的积分方程,通过将基函数和权函数分别用不同空间位置上的点源函数展开,自适应多层快速多极子算法实现了阻抗积分的快速计算,通过采用射线传播法,远场近似和对称性计算法则使转移因子的计算效率大大提高,所有转移过程可由快速傅里叶变换计算完成。这种算法计算组合体散射时所需的计算时间和内存显著降低,且数值计算结果和实际测试结果吻合良好。     

AIM结合渐近波形估计技术快速分析目标宽带电磁散射特性

该文将自适应积分方法(AIM)与渐近波形估计(AWE)技术结合快速计算了目标宽带雷达截面(RCS)。通过渐近波形技术实现快速扫频,利用自适应积分(AIM)稀疏存储稠密阻抗矩阵及阻抗矩阵的频率导数,并加速求解泰勒展开系数中的矩阵与矢量相乘计算,提高了计算速度并降低了内存需求。通过结合自动微分技术,计算了该方法所需的格林函数关于频率的高阶导数。数值结果表明,与传统AIM逐点计算相比,该方法在不失精度条件下大大地降低了计算时间。     

基于计算电磁学的一维线阵快速近场测量方法北大核心CSCD

研究了三种针对一维线天线阵列的快速近场测量方法,仅需二维近场扫描数据即可外推出线阵的单切面远场方向图。这三种单切面远场方向图测量方法包括平面/柱面波波谱展开法、等效源求解法和多极子平面波展开法。针对单切面方向图测量中二维格林函数存在的幅度误差,提出了一种幅度误差补偿方法,显著降低了原始近场数据外推变换得到的远场方向图的幅度测量误差。通过矩量法仿真得到的一维低副瓣线天线阵近远场数据及其比较结果验证了所提出方法的有效性,并通过仿真算例对比分析了不同外推方法之间的优缺点。其中基于计算电磁学的等效源展开方法及多极子平面波展开方法因其具有显著减少的采样点数、不存在数据截断以及灵活的采样位置等优点,可广泛应用于多种一维线阵单切面方向图测试应用场景中。     

多层快速多极子技术分析微带天线

分析了电大尺寸的微带天线辐射方向图.从混合位积分方程出发,将空域格林函数写成多层快速多极子技术能够适用的形式,从而使得大尺寸的天线问题得以快速并精确地分析.文中还比较了不同迭代方法在分析时的效率.算例表明,灵活的一般最小余量法(FGMRES)的效率比其他方法高得多.     

三维大纵横比目标散射的快速精确求解

采用积分方程法严格求解三维大纵横比目标的电磁散射。在积分方程法的迭代求解中用快速我极子法（ＦＭＭ）加速矩阵与矢量的相乘计算,同时运用快速傅里叶变换（ＦＦＴ）进一步提高快速多极子方法中的转换预计算,数值结果表明：这种快速多极子法－快速傅立叶变换方法（ＦＭＭ－ＦＦＴ）特别适合于三维大纵横比目标的散射求解。     

曲面共形阵列结构快速数值分析方法

针对曲面共形阵列结构电磁散射特性的高效、精确仿真分析需求,提出了一种并行综合函数矩量法处理方案.该方法是传统电磁经典数值算法——矩量法的一种改进形式,通过几何区域分解处理和综合基函数的方式极大降低了算法的内存消耗,使得单机分析电大尺寸问题和大规模阵列问题成为可能.更为重要的是,针对周期阵列结构,该方法具备综合函数复用特性和多区域并行处理特性,能够大大提高算法的综合处理效率.一个6×11的柱面共形贴片阵列被用于验证所提方法的性能,仿真结果表明,对于周期阵列结构,该方法的计算精度与多层快速多极子算法相当,虽然计算效率略低于多层快速多极子方法,但内存消耗比多层快速多极子方法低一个数量级.     

基于固定实镜像平面波展开的快速多极子方法计算微带结构问题

将快速多极子算法应用于微带结构的一个关键技术是将矩量法中描述远区单元相互作用的Green函数用加法定理进行平面波展开.本文提出用固定实镜像方法拟合微带结构谱域Green函数进行平面波展开,对比目前常用的复镜像闭式平面波展开方法,该方法具有展开收敛性好,物理概念清晰,Green函数宽频插值方便等特点.计算实例表明了该方法的有效性和可靠性.     

快速PO-MoM技术分析电大载体线天线宽带特性

PO-MoM混合方法是研究电大尺寸载体上天线特性的有效方法。在应用PO-MoM分析复杂载体上天线宽频带电磁辐射问题时,由于需要在间隔很小的多个频率点进行填充阻抗矩阵的运算,计算过程耗时多,效率低。本文采用阻抗插值技术,通过构造有理插值函数来快速计算PO-MoM中的阻抗矩阵,并在迭代求解方程过程中采用了一种近场预条件技术,节省了计算时间,提高了计算效率。采用上述快速技术计算了垂直安装于平板的单极子天线和星载螺旋天线的宽带特性,并探讨了阻抗矩阵插值技术实现过程中一些参数的选取的问题。数值结果表明,结合阻抗插值矩阵插值技术并使用预条件技术的PO-MoM可以快速有效地分析大型复杂载体上天线的宽频带特性。     

大型阵列结构电磁散射的P-FFT算法

提出利用预校正的快速傅立叶变换(P-FFT)和矩量法(MoM)快速分析电大阵列结构的电磁散射特性.研究了适合于电大尺寸结构近区和远区场计算的格林函数的快速算法,同时,利用Rao-Wilton-Glisson(RWG)函数作为基函数和测试函数,可以考虑阵列单元任意方向的表面电流或磁流分布,并利用P-FFT加速矩量法的矩阵求解,减少内存需求和计算时间.计算结果表明该方法特别适合于大型阵列电磁散射特性的分析.