平面分层媒质空域Green 函数快速计算

格林函数法是电磁场数值分析中的一种基本方法,平面分层媒质的空域格林函数通常表达成Sommer-feld积分形式。文中针对该问题快速求解的几种基本方法进行了系统分析,对各种分析方法进行了分类,根据研究进展情况,概述了传统离散复镜像法(DCIM)、二阶DCIM、增强型DCIM(EDCIM)、柱面波逼近和支割线积分以及其他方法,阐明了各种方法的优缺点;对计算得到的闭式Green函数在具体电磁散射与辐射计算中产生的误差控制、定阶、维数、媒质有耗问题进行了分析,给出了一种简便的有耗媒质DCIM方法,数值计算结果显示文中方法的正确性。     

微带结构Sommerfeld 积分奇异性分析和表面波极点有效提取

提取表面波的DCIM能够准确计算无耗分层媒质中的空域格林函数。然而,多层媒质表面波极点的提取比较困难,并且此方法没有考虑侧面波在远区的作用。本文基于复变函数理论,严格分析了Sommerfeld积分极点和支点奇异性对远场的影响;将PSO(particle swarm optimization)与Newton-Raphson算法相结合,提出一种快速精确定位表面波极点的方法,并将其应用到提取表面波的三级DCIM,实现了分层媒质空域格林函数的准确计算。通过单层无耗介质和四层有耗介质微带结构空域格林函数的计算实例,证明了该方法的正确性和有效性。     

快速计算平面分层介质的闭式格林函数

使用离散复镜像方法(DCIM)快速得到平面分层介质的空间域的闭式格林函数,避免了费时的索末菲尔德积分.给出闭式格林函数在矩量法中的应用,为研究微带天线的性能提供了一种数值方法.数值结果表明离散复镜像方法能够快速、准确地计算平面分层介质的闭式格林函数.     

一种有效计算有耗分层媒质中格林函数的方法

以两层平面分层媒质为例,讨论了不同情况下空域格林函数的计算方法,指出了有耗平面分层媒质情况下传统方法的缺点,提出采用二维离散复像法(2D-DCIM)处理有耗平面分层媒质中的格林函数,并对积分路径做了相关要求,得到了同时包含场点纵坐标z和源点纵坐标z′及场源点横向距离ρ的格林函数的空域闭式表达式。所得结果与数值积分法的结果吻合良好,证实了该文方法的正确性。     

二维直接DCIM计算分层介质空域格林函数

二维离散复镜像法(discrete complex image method,DCIM)可以有效计算分层介质中场源点位于不同介质层时的空域格林函数,但在场源点距离大于波长时的计算结果不准确。本文采用二维DCIM结合直接DCIM二级路径的方法,研究了多层微带结构中场源点位于不同介质层时空域格林函数的计算问题;通过单层和两层微带结构空域格林函数的计算实例,分析了积分路径对格林函数计算精度的影响。结果表明:采用直接DCIM二级路径的二维DCIM方法可以准确计算分层介质中场源点距离大于10倍波长时的空域格林函数。     

有耗半空间斜架对数周期天线的MPIE-MoM 分析

以平面分层媒质为物理模型,利用混合位积分方程(MPIE)结合矩量法(MoM)对有耗半空间斜架对数周期天线进行了严格的理论分析。推导了阻抗矩阵元素的计算公式,利用分层媒质中格林函数关于场点纵坐标连续的性质,将对标量位格林函数的微分运算转移到电流基函数上,有效降低了运算的奇异性,加快了计算速度,利用微波网络理论处理馈源问题,采用一种快速方法计算了远区辐射场,最后仿真计算了天线方向图,分析了地质参数对天线辐射特性的影响。研究结果表明,地质电导率值的变化对斜架LPDA 方向图的影响比较明显,而地质介电常数的变化对此天线方向图的影响较小。本文对有耗半空间上斜架对数周期天线辐射场的计算有一定的参考价值。     

改进DCIM求解分层媒质中的格林函数

提出了一种改进的离散复镜像系数法(Discrete Complex Image Method, DCIM),以克服传统DCIM计算分层媒质的格林函数时,在远场距离上精度不够、需要提取准静态项或表面波项进行弥补的缺点.在改进DCIM中,参数估计采用了新的采样路径,并在新的路径上分段应用DCIM,在不提取准静态项和表面波项的前提下,提高了DCIM在较远场源距离上的精度.最后,数值算例验证了改进DCIM的正确性.     

DCIM求解多层媒质闭式格林函数

离散复镜像方法是求解平面分层媒质格林函数的有效方法之一。本文全面系统地论述了离散复镜像法求解多层媒质空域格林函数的详细过程，并着重讨论了第 m 层为有界区域的 DCIM 处理方法、表面波提取方法和多层媒质中的三维目标空域格林函数的有效插值方法等几个关键技术，从而提高了空域格林函数的求解效率。几个典型实例的计算结果表明了本文方法的有效性。     

一种计算有耗媒质中跨界目标电磁散射的高效算法

为了克服传统离散复镜像法计算有耗媒质中索莫菲尔德积分的不足,提出了一种基于增强离散复镜像法的插值算法。当场点和源点位于分界面两侧时,谱域格林函数中同时包含场点和源点位置坐标,传统二级离散复镜像法无法一次拟合复指数参数,考虑将谱域核函数对场点坐标分离,然后建立复镜像参数随源点坐标的一维插值表,从而可以对复镜像参数进行插值运算;当场点和源点均位于有耗媒质中时,二级离散复镜像法的采样路径会带来错误,提出对谱域核函数进行形式变换再进行求解,从而使插值法适合有耗媒质中格林函数的计算;为了扩大传统二级离散复镜像法的横向计算距离,在对复镜像参数进行复指数级数拟合时,选择增强离散复镜像法的采样路径。该方法同传统对格林函数进行插值的方法相比,在计算复杂度降低的同时,效率和精度都获得了大大提高。     

有耗媒质半空间上的垂直线天线

有耗媒质半空间上线天线辐射问题通常归结为求解含有索末菲积分的广义电场积分方程来处理。因此准确、有效地计算索末菲积分是研究上述问题的关键。针对近场区的索末菲积分的计算问题,文中引入一种基于二级离散复镜像理论的改进的广义函数束方法;对于远场区的索末菲积分,利用远场首项近似公式对其进行计算。数值结果表明文中方法具有运算精度高、速度快、适用频带宽的特点。     

平面多层媒质中格林函数求解与应用

介绍了平面分层媒质中适用于C类混合位积分方程（MPIE）的格林函数的精确计算方法。重点讨论了空域格林函数求解过程中的表面波精确提取问题。精确定位极点之后,采用围线积分法准确计算各极点处留数值。在提取表面波后,采用二级离散复镜像（DCIM）方法求解了一个两层结构的空域格林函数,并与文献值进行了对比,结果吻合良好。文章最后结合空域矩量法（MoM）求解了微带结构的散射参数,并与商业软件CST仿真值进行了对比,结果吻合良好。     

近地水平接地天线的数值分析

用矩量法（MoM）结合离散复镜像理论（DCIM）研究了有耗地面上方水平接地天线的性能以及天线之间的互耦。由离散复镜像理论得到了分层媒质中空域磁矢位格林函数和电标位格林函数的闭合表达式，避免了直接作索末菲积分。讨论了对接地点的处理方法，提出以集中加载的接地电阻来描述接地点地网特性，并在天线末端附加一个电流项，此外无须再寻求任何关于末端电流的终端条件。提出采用分段辛普森数值积分方法来计算检验源和展开源重合时的阻抗矩阵元素，最后给出了部分计算结果，并与文献数据进行了对比。     

圆柱分层媒质ρ向格林函数的有效计算

针对圆柱分层媒质ρ向格林函数的计算问题,提出了一种有效的计算方法.给出了谱域并矢格林函数的具体表达式,利用广义函数束法(GPOF)将谱域格林函数转化成闭合形式的空域格林函数,尤其是在文献[4-5]基础上对GPOF法中的积分路径进行了改进,有效解决了采样参数设定难、稳定性差的缺点,实现了快速计算的目的.利用二次包络提取法解决了探针与贴片连接处格林函数奇异性和慢收敛性的问题.通过仿真计算验证了本文方法的有效性,从而为利用矩量法求解探针馈电圆柱共形微带天线奠定了基础.     

矩量法分析埋地三维目标的近场电磁散射

采用混合位积分方程（MPIE）和基于RWG基函数的矩量法分析计算了埋地三维目标的近场电磁散射问题,利用二级离散复镜像（DCIM）和广义函数束（GPOF）相结合的方法求解近场Sommerfeld积分,很好地解决了多层媒质中电磁散射计算中的棘手问题,其方法简练、精确、高效,数值分析结果与有关文献吻合很好,证实了该方法的正确性和通用性。此外,该文还通过计算比较了不同观察点、不同目标埋地深度及不同地层媒质参数的电磁散射特性。     

粗糙海面上三维金属目标的电磁散射特性分析

该文采用矩量法(MoM)计算粗糙海面上三维金属目标的电磁散射特性。计算了位于半空间媒质中的电偶极子和磁偶极子的矢量位并矢格林函数和标量位格林函数,并将其应用于矩量法中。把海水视为下半空间媒质,粗糙海面为位于上半空间中的介质表面。通过建立介质和金属混合目标的积分方程,并采用迭代方法求解矩阵方程以得到该模型的散射特性,数值结果验证了本文方法的有效性。     

埋地三维复杂介质目标电磁散射特性分析

采用混合位积分方程（MPIE）和基于四面体元基函数的矩量法分析计算了埋地三维介质目标电磁散射问题,利用二级离散复镜像（DCIM）和广义函数束（GPOF）相结合的方法求解近场Sommerfeld积分,很好地解决了多层媒质中复杂目标电磁散射计算中的棘手问题,其方法简练、精确、高效,数值分析结果与有关文献吻合很好,证实了该方法的正确性和通用性。此外,该文还通过计算比较了不同观察点、不同目标埋地深度及介质参数的电磁散射特性。     

左手分层媒质微带天线的辐射特性研究

在推导左手分层媒质谱域并矢格林函数的基础上,分析得出了左手媒质谱域格林函数的慢收敛特性。为了将谱域格林函数转换到空域并对其进行准确的数值计算,根据左手媒质的特性,对传统的离散二级离散复镜像法提出一些改进,计算结果与变形路径的直接积分法吻合较好,验证了改进方法的正确性、精确性。运用此格林函数对一些不同参数的左手媒质微带天线辐射特性进行了全波分析,并得出它们主瓣宽度窄、低仰角等特点。     

圆柱分层媒质中谱域及空域并矢格林函数的高效算法

本文提出了一种高效的计算圆柱分层媒质中谱域格林函数的数值方法 ,并利用稳定性很强的GPOF方法得到了空域并矢格林函数的解析表达式 ,大幅度的提高了计算效率 ,节省了计算时间。结果与现有文献相比 ,有良好的一致性 ,从而验证了数值模型的有效性和正确性。     

海面散射复镜像算法的研究

针对海洋背景下目标电磁散射问题, 分析了离散复镜像法(Discrete Complex Image Method, DCIM)计算半空间问题索末菲积分时复镜像数目的选择方案, 以提高后续矩量法(Method of Moment, MoM)的求解效率.文中应用多级路径DCIM保证了计算精度和鲁棒性, 同时根据海洋的介电特性, 给出了一定空域距离和介电参数条件下, 以相同精度计算三个典型索末菲积分需要复镜像数目的最小值, 从而使阻抗矩阵的填充时间最小.数值结果证明了所给方案对MoM效率的提升.     

矩形介质谐抵腔的格林函数问题

本文讨论了求解平面分层媒质系统的并矢格林函数问题的一种新方法。这一方法的特点就是把并矢格莱函数问题转化为标量格林函数来解决。文中详述了介质加载的矩形腔的并矢格林函数的求解方法和结果。