基于滤波器电路设计多层带通频率选择表面

针对传统多层频率选择表面（frequency selective surface，FSS）的设计存在计算量大、耗时长等问题，提出了一种基于滤波器理论和FSS等效电路设计多层FSS的方法.该方法先由滤波器理论综合得到多层FSS的等效电路，再利用FSS等效电路的反演方法将其电路模型转换成多层FSS的结构参数.物理过程简单直观，可以实现任意层数的高阶FSS的快速精确设计.为了验证该方法的准确性，完成了一种K波段带通型三阶FSS天线罩设计以及实物样件加工、测试.测试结果表明该天线罩的传输曲线与滤波器理论设计结果基本一致，且对天线辐射方向图的影响较小，为多层FSS的精确设计提供了一种精确理论设计方法.     

一维FSS电磁散射宽带特性的快速计算

基于渐近波形估计（AWE）技术和矩量法（MOM），快速分析了一维频率选择表面（FSS）的宽带电磁散射特性，首先采用MOM法将平面波照射下FSS的电场积分方程（EFIE）转化为关于感应电流的矩阵方程，并由该方程确定频率导数矩阵方程（MEFD）；再在所考虑的频带内的某一给定频率处求解MEFD，得到给定频率处的频率导数感应电流；最后根据Pade逼近理论由给定频率处的频率导数感应电流确定周期性结构在任意频率入射波照射下的感应电流，根据FSS上的感应电流及谱域Floquet谐波模计算FSS的电磁散射宽带特性，计算结果表明，AWE能有效逼近MOM逐点扫描计算的结果，同时在计算速度上可加快十几倍。     

基于MT-SIE法求解电大介质目标电磁散射

介绍了一种用于均匀介质目标电磁散射求解的新型多区域表面积分方程(MT-SIE)方法。不同于传统的用于介质目标散射求解的积分方法,该方法将均匀介质目标分解为内、外2个独立的子区,通过在介质表面强加Robin传输条件来保证电流和磁流的连续性。由于介质目标被分解为内外2个独立的子区,不同的子区允许非共形剖分。相较于传统方法,该方法可以更高效地与多层快速多级子(MLFMA)相结合求解电大尺寸目标。为进一步加速矩阵的迭代求解,提出了一种高斯-赛德尔型预条件技术,可以有效改善矩阵的收敛,加快迭代求解速度。     

平面波展开结合矩量法分析频率选择表面

为了快速分析频率选择表面（FSS）,利用天线阵列理论,引入FSS单元之间互导纳的概念,得到互导纳方程。当FSS阵列无限大时,可以应用Floquet定理简化该方程,同时对方程中某些收敛较慢的项进行平面渡展开,利用矩量法求解。采用该思路我们计算了几种多层FSS及多频FSS,并和实测结果进行对比,得到了较满意的结果。不仅如此,该方法相对其他的单一数值方法具有速度快、收敛好的特点。     

基于频域广义传输矩阵方法的电磁散射特性分析

多尺度复杂电子系统的电磁场问题难以用单一的计算电磁学方法进行高效数值计算.基于区域分解方法和惠更斯等效原理，提出了频域广义传输矩阵（generalized transition matrix，GTM）方法:将系统分解为多个子模块，通过电场积分方程（electric field integreal equation，EFIE）把各个子模块的电磁特性进行提炼，再考虑所有子模块之间的电磁耦合，计算系统整体电磁场分布.GTM方法把多尺度问题转化为尺度相对比较单一的问题进行处理，在分析各种复合结构、非均匀各向异性介质、大型相控阵天线等电磁散射特性时，提供了灵活的解决方案.论文给出了GTM在手征介质、开口腔体以及Vivaldi相控阵天线电磁特性分析中的应用算例，当未知量个数压缩到原来的十分之一时，GTM计算结果与直接用矩量法（methed of moment，MoM）求解的计算结果非常吻合.GTM可以简洁地表示目标问题的电磁散射特征，与传统MoM相比，大幅度减少了基函数的数量，具有较高的计算精度和效率.     

基于空时采样矩阵的机载MIMO雷达杂波抑制方法

相对于传统机载相控阵雷达单输入多输出（SIMO）体制，多输入多输出（MIMO）机载雷达中的空时自适应处理（STAP）技术可以获得杂波抑制和动目标检测性能的大幅提升。但是传统机载MIMO雷达空时自适应处理所需要的计算量和样本需求量巨大，无法满足非均匀杂波环境和实时性要求。为了解决这一问题，本文提出了一种机载MIMO雷达空时自适应杂波抑制方法（clutter suppression based on space time sampling matrix, CSBSM）。该方法利用了杂波协方差矩阵的低秩特性，基于空时采样矩阵构造杂波协方差矩阵，并通过空时滑窗处理对杂波功率进行估计，在非均匀杂波环境下CSBSM方法仅需要单个样本即可实现对杂波的有效抑制。同时，由于空时采样矩阵和独立采样点位置可离线计算，因此CSBSM方法的运算量较小，适用于极端非均匀杂波环境。计算机仿真结果验证了所提方法的有效性。     

区域分裂法及其在三维散射中的应用

基于区域分裂（ＤＤＭ）和频域有限差分（ＦＤＦＤ）提出了一种分析三维散射问题的精确高效算法。用区域分裂法可以把原问题分解成若干子问题,可以大大缩小稀疏矩阵的规模,使得求解大尺寸三维散射问题成为可能。文中首先在小尺寸下计算了三维立体柱的散射特性,并和没有进行区域分裂时的ＦＤＦＤ法进行了对比,验证了本算法的正确性;然后又计算了尺寸比较大的三维矩形柱的散射特性,验证了它的高效性。     

二维有耗介质目标重建的Newton迭代方法

本文给出了一种由已知的散射场数据重建二维非均匀有耗目标的复介电常数的迭代算法。由积分方程出发，利用点匹配技术导出了依赖于未知参数的解析逆散射公式。由此可以以解析的形式计算场量对未知参数的导数（Jacobian和Hessian矩阵）。本文采用Newton优化方法迭代求解逆散射问题，具有二次收敛特性。为了克服逆散射中解的不适定性，连续采用多个方向的TM波照射目标，并采集目标区域外的散射场数据，以及采用共轭梯度法（CGM）求解逆问题，数值结果表明了本文所提方法的可行性和灵活性。     

二维有耗介质目标重建的Newtoin迭代方法

本文给出了一种由已知的散射场数据重建二线非均匀有耗目标的复介电常数的迭代算法。由积分方程出发，利用点匹配技术导出了依赖于未知参数的解析逆散射公式。由此可以以解析的形式计算场量对未知参数的导数（Jacobian和Hessian矩阵）。本文采用Newton优化方法迭代末解道散射问题，具有二次收敛特性。为了克服逆散射中解的不适定性，连续采用多个方向的TM波照射目标，并采集目标区域外的散射场数据，以及采用共轭梯度法（CGM）求解逆问题．数值结果表明了本文所提方法的可行性和灵活性。     

一种基于不连续伽辽金方法求解多区域目标散射问题的优化预处理器

在电磁散射问题中,由均匀介质和金属组合而成的多区域结构目标在天线仿真、雷达成像等工程问题中有着广泛应用. 针对多区域目标的散射问题,研究了不连续伽辽金（discontinuous Galerkin, GD）方法在多区域面积分（surface integral equation, SIE）矩量法中的使用,同时提出了一种优化的距离稀疏预处理（optimized distance sparse preconditioner, O-DSP）方法。该方法根据阻抗矩阵中不同积分算子随距离变化的特性来个性化选择预处理矩阵,进一步增加了预处理矩阵的稀疏性. 数值计算表明,相比之前的距离稀疏预处理方法,优化的预处理矩阵非零元素仅为以前的一半,而且具有相同加速迭代效果.     

High Performance Frequency Selective Surface Using Cascading Substrate Integrated Waveguide Cavities

Frequency selective surface (FSS) using cascading substrate integrated waveguide (SIW) cavity structure is investigated by finite difference frequency domain (FDFD) combined with the domain decomposition method (DDM). Equivalent circuit model and FDFD-DDM full wave simulations were applied for the design and optimization. Numerical results show that the selectivity performance of the FSS can be greatly improved with proper design and optimization, more rapid roll off side band can be reached as the number of cascading SIW cavities increasing. Its performance is still stable with different incidence angles and polarization     

二维位场重叠型区域分解方法

区域分解方法在处理复杂求解区域问题上比一般常用方法要优越。本文在Ｓｃｈｗａｒｚ交替法的基础上，给出了不带松弛因子和带松弛因子的重叠型区域分解算法。数值实例说明：利用区域分解算法，可以得到较理想的计算结果，算法的收敛速度与离用网格无关，而且相似问题具有相近的最佳松弛因子。     

基函数展开加速的PBSV-DDM及其在柱体散射中的应用

基于部分基础解向量的区域分解算法(PBSV-DDM)是一种新的快速高效的电磁场数值计算方法.不同于传统的区域分解算法,PBSV-DDM首先求出关于连接边界上节点的部分基础解向量,在迭代过程中,只需要对部分基础解向量做简单的线性组合就可以获得整个求解区域的最终解.然而当子区域间连接边界上的节点很多时,PBSV-DDM方法中求解基础解向量就会变得非常耗时.为此,将连接边界节点上的场值用数量较少的基函数展开,并采用欠松弛法加速部分基础解向量的迭代计算,进一步提高了PBSV-DDM的计算效率,降低了存储量.     

一种分析准周期结构散射问题的有限元区域分解算法

采用区域分解法和矢量有限元法相结合分析准周期性结构的散射问题.将整个计算区域分成若干个非重叠的子区域,各子域形成自己的有限元线性系统;在子域交界面上引入罗宾传输条件来保证相邻子域的场连续性;通过高斯消去法把求解各子域内部未知量的问题转化为求解交界面上未知量的问题,从而降低计算复杂度.对于一些准周期性结构,利用子结构的几何重复性,能够让电大尺寸问题的求解更加快捷.给出的数值算例证明了该方法的正确性和有效性.     

采用组合单元技术的区域分解算法及其在雷达散射截面优化中的应用

研究了一种采用组合单元技术的区域分解算法,把原求解区域划分为若干个子区域,将每个子区域内部的场值映射到连接节点,通过求解连接节点的场值即可快速获得原问题的解,极大地减少了存储量和计算量,为计算复杂电磁散射问题提供了一种新的途径.这种区域分解算法特别适合于各种优化问题,例如,雷达散射截面的优化.数值算例验证了该方法的准确性和有效性.     

An efficient mixed algorithm of L-MEI and DDM for the wavescattering by a concave cylinder

In this paper, a localized MEI method (L-MEI) is developed and combined with the domain decomposition method (DDM) for the simulation of scattering by a concave cylinder. In the L-MEI, the whole domain is decomposed into many subdomains. Different from the conventional MEI method, the MEI coefficients of the L-MEI method in each subdomain are only dependent on the localized metrons that are defined in the subdomain. The localization of metrons has the following advantages: (1) speeding up the calculation of MEI coefficients and saving memory, (2) making the MEI method available for concave structures, and (3) obtaining a band sparse matrix directly without any modification     

基于有限元的区域分解方法在永磁聚焦系统仿真中的应用

随着计算机技术以及并行求解技术的发展,区域分解方法越来越多地应用于计算电磁学的各个领域。针对微波管中的永磁聚焦系统仿真,该文提出一种基于有限元的非重叠区域分解方法,其引入一种新型传输条件,并采用内罚的方式推导出有限元弱形式。该区域分解法的最大优势是不需要引入多余的未知量,并且最终集成的有限元矩阵满足对称正定性,适合采用预处理共轭梯度法进行矩阵方程的求解。该文仿真了多个微波管永磁聚焦系统,并与商业软件Maxwell进行了详细的对比,结果表明所提出的区域分解方法和Maxwell精度相当,却拥有着更加优越的计算性能。     

电大尺寸目标电磁散射的区域分解计算

提出了电大尺寸目标电磁散射的有限元区域分解计算方法。分析了子区域的有限元解法,建立了区域分解耦合的边界方程,导出了相应的耦合矩阵,并采用了内视法还原了耦合矩阵对称、稀疏的特征,最后研究了不同类型大尺寸目标的雷达散射截面问题并与公开文献结果进行了分析比较。     

Parameters extraction and modeling for planar spiral inductor on Si-SiO/sub 2/ substrates by DDM for conformal modules

In this paper, the domain decomposition method (DDM) for conformal modules is used to get simple analytic expressions for parameters of planar spiral inductors on Si-SiO/sub 2/ substrates. The conductor and substrate losses are considered in the expressions. The quality factor of the spiral inductor is computed with a transmission-line mode and compared with previously published experimental results, showing that DDM model is accurate and efficient for modeling an on-chip spiral inductor on Si-SiO/sub 2/ substrates.