预处理结合AWE技术求解导体目标RCS

采用渐近波形估计技术(AWE)和预处理技术求解导体目标的宽带雷达散射截面(RCS)。应用矩量法求解导体目标的电场积分方程,通过构造预条件算子,使由矩量法得到的阻抗矩阵稀疏化,从而计算导体表面电流时变得简便,再结合渐近波形估计(AWE)技术计算导体目标的宽带雷达散射截面(RCS)。实例结果表明,该方法在计算电大导体目标时具有较高的计算效率和很好的精度。     

MOM/Lanczos-AWE算法快速求解良导体柱的RCS宽带与宽角响应

考虑导体柱的电磁散射 ,由于一般实际导体为良导体 ,若利用表面阻抗的边界条件 ,则良导体柱的电场积分方程 (EFIE)为第二类Fredholm积分方程 ;将矩量法 (MOM )应用到该积分方程时 ,该积分方程转化为第二类Fredholm矩阵方程。本文提出了一种求解第二类Fredholm矩阵方程的Lanczos AWE递归迭代快速算法 ,首先采用Lanczos技术快速求解在某一给定频率或角度时第二类Fredholm矩阵方程 ,得到在该频率或角度时良导体的表面电流分布 ;然后采用渐近波形估计 (AWE)技术求取所考虑的频段内任意频率或角度范围内任意角度时良导体的表面电流分布。根据表面电流分布预测了任意形状良导体柱的单站雷达散射截面 (RCS)的宽带与宽角响应。计算结果表明Lanczos AWE技术可大大加快MOM法的计算速度。     

应用AWE技术快速分析线面宽带电磁特性

利用渐近波形估计(AWE)技术分析了线面连接混合结构宽频带电磁特性。为了保证线面连接处电流的连续性,采用线-三角形模型,导体部分和导线部分与线面连接处分别采用不同的基函数;推导出线面连接混合结构的阻抗矩阵及其高阶导数,通过矩量法(MoM)求解线面积分方程得到给定频率点电流分布,然后应用AWE 技术快速有效地实现了导体和线结构在宽频带内的电流分布,得到整个线-面连接混合结构的输入阻抗和辐射方向 图,通过与MoM 结果相比,验证了该方法在分析线面混合结构宽带问题方面的高效性。     

AWE在双负媒质宽频散射分析中的应用

该文旨在利用渐近波形估计(AWE)技术来研究双负媒质(DNG)的电磁散射特性。文章首先从双负媒质(DNG)的本构关系出发,推导出DNG的PMCHWT方程,从而解出单频率入射波下的电流和雷达散射截面(RCS);通过对阻抗矩阵元素的处理,实现了阻抗元素高阶导数的求解,成功的将AWE技术应用于DNG宽频电磁计算领域。计算实例表明:AWE计算的结果能很好地逼近精确解,同时大大提高了计算效率。     

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。     

金属介质混合目标电磁特性的快速分析

将自适应积分算法与基于体面混合积分方程的矩量法相结合快速分析任意结构金属/介质混合目标的电磁散射和辐射特性.通过将传统矩量法的阻抗矩阵分为两部分且采用不同的方法进行处理计算,提高了矩量法的计算速度并大幅度缩减了需要的计算机内存占用量.最后,分别用传统的矩量法与结合自适应积分快速算法的矩量法计算了三个典型例子,通过比较充分说明了文中方法的有效性.     

一种应用于目标宽带RCS快速计算的高效预处理技术

矩量法常与渐近波形估计技术结合用于目标宽带雷达散射截面的快速计算,然而当目标为电大尺寸时,此种方法仍然十分耗时。该文使用一种基于可变内外迭代技术的Krylov子空间迭代法FBICGSTAB求解由电场积分方程离散得到的大型稠密矩阵方程。同时近场矩阵预处理技术将与双阈值不完全LU分解预处理技术结合用于降低FBICGSTAB的迭代求解次数。数值计算表明:在不影响精度的前提下,该文方法可以大大提高目标宽带雷达散射截面的计算效率。     

金属目标快速分析的不完全LU预处理技术

研究了一种用于改善金属目标快速计算迭代收敛特性的预处理技术.采用自适应积分快速算法(AIM)快速精确分析任意结构金属目标的电磁散射特性,着重探讨了运用不完全LU分解方法(ILU)来加速AIM算法的迭代收敛过程的技术.快速算法结合ILU分解技术极大地提高了金属目标电磁特性的分析计算速度.     

一种快速分析多导体宽带电磁散射的方法

应用特征基函数法和渐近波形估计技术分析了二维多导体目标的电磁散射特性。特征基函数法对问题中的每个子域构造了一种包含散射问题不同域间的耦合效应的高级基函数,降低了生成的全局矩阵维度,从而可以对矩阵进行快速求解得到目标的表面电流,并结合渐近波形估计技术计算目标的宽带雷达散射截面。数值计算表明:计算结果与矩量法逐点计算结果相吻合,计算效率大大提高。     

渐近波形估计技术在三维电磁散射问题快速分析中的应用

本文将渐近波形估计技术应用到矩量法中,计算了三维理想导体目标的宽带雷达散射截面(RCS)和单站RCS方向图.用矩量法求解电场积分方程,得到给定频率点、给定方向入射波照射下的导体表面电流密度,应用渐近波形估计技术分别得到频带内任意频率点以及任意角度入射波照射下的导体表面电流密度,进而计算出宽带RCS和单站RCS方向图.计算结果表明渐近波形估计技术与矩量法结合可以逼近矩量法逐点计算的结果,且计算效率大大提高.     

Fast Analysis of RCS Over a Frequency Band Using Pre-Corrected FFT/AIM and Asymptotic Waveform Evaluation Technique

The pre-corrected fast Fourier transform (PFFT)/adaptive integral method (AIM) is combined with the asymptotic waveform evaluation (AWE) technique to present fast RCS calculation for arbitrarily shaped three-dimensional PEC objects over a frequency band. The electric field integral equation (EFIE) is used to formulate the problem and the method of moments (MoM) is employed to solve the integral equation. By using the AWE method, the unknown equivalent current is expanded into a Taylor series around a frequency in the desired frequency band. Then, instead of solving the equivalent current at each frequency point, it is only necessary to solve for the coefficients of the Taylor series (called “moments”) at each expansion point. Since the number of the expansion points is usually much smaller than that of the frequency points, the AWE can achieve fast frequency sweeping. To facilitate the analysis of large problems, in this paper, all the full matrices are stored in a sparse form and the PFFT/AIM method is employed to accelerate all the matrix-vector products on both sides of the matrix equation for the moments. Further, the incomplete LU preconditioner is used at each expansion point to improve the convergence behaviour of the matrix equation for the moments. The present method can deal with much larger problems than the conventional MoM-AWE method since the PFFT/AIM achieves considerable reduction in memory requirement and computation time. Numerical results will be presented to show the efficiency and capability of the method.      

Fast computation of wideband RCS using characteristic basis function method and asymptotic waveform evaluation technique

The Asymptotic Waveform Evaluation (AWE) technique is an extrapolation method that provides a reduced-order model of linear system and has already been successfully used to analyze wideband electromagnetic scattering problems. As the number of unknowns increases, the size of Method Of Moments (MOM) impedance matrix grows very rapidly, so it is a prohibitive task for the computation of wideband Radar Cross Section (RCS) from electrically large object or multi-objects using the traditional AWE technique that needs to solve directly matrix inversion. In this paper, an AWE technique based on the Characteristic Basis Function (CBF) method, which can reduce the matrix size to a manageable size for direct matrix inversion, is proposed to analyze electromagnetic scattering from multi-objects over a given frequency band. Numerical examples are presented to illustrate the computational accuracy and efficiency of the proposed method.     

低频UWB SAR定标体电磁散射建模

在进行低频超宽带合成孔径雷达(ultra wide band synthetic aperture radar, UWB SAR)校准过程中,常常需要使用各种定标体.定标体的散射特性表现为低频谐振散射,因此常规高频窄带SAR定标体散射模型不再适用.本文利用矩量法(Method of Moment,MOM)计算指定频率点和入射角度的目标散射特性,利用渐近波形估计(asymptotic waveform evaluation,AWE)技术获得超宽带和宽角度的目标散射特性,并根据SAR的几何模型,给出了目标散射特性随日标视角和频率的变化关系.     

周期性结构电磁感应电流宽带特性的快速计算

采用MOM法将周期结构的电场积分方程转化为关于感应电流的矩阵方程和频率导数矩阵方程，并根据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一频率入射波照射下的感应电流，进而计算周期性结构的电磁感应电流宽带特性。计算结果表明，AWE在计算速度上比MOM可加快十几倍。     

Use of Asymptotic Waveform Evaluation Technique in the Analysis of Multilayer Structures With Doubly Periodic Dielectric Gratings

The reflection and dispersion characteristics of multilayer structures that involve periodically implanted material blocks are obtained by using the MoM solution of the volume integral equation. The asymptotic waveform evaluation (AWE) technique is utilized to obtain a Pade approximation of the solution in terms of a parameter such as frequency or incident angle. The use of AWE technique enables a fast sweep with respect to the approximation parameter. Moreover, a robust method for extracting the dispersion characteristics of periodic structures via Pade approximation is proposed. The AWE procedure requires the calculation of high order derivatives of the complicated kernel function that consists of Green's functions for stratified medium. These derivatives are calculated by employing the automatic differentiation theory. The reflection coefficient, propagation constant and band diagram of the structure are obtained both via point-by-point simulations and through the use of AWE technique. It is observed that AWE technique increases the computational efficiency without losing accuracy.     

WCAWE技术快速求解宽频带散射特性

本文首先对用于矩量法(MoM)频带响应求解的传统波形渐进估计(AWE)技术进行了深入分析,得出传统AWE技术有可能产生病态的Pade逼近系数矩阵这一重要结论.由此引用了良态波形渐进估计(WCAWE)技术,并用于快速求解任意形状三维导体的宽频带雷达散射截面.数值结果表明:采用WCAWE技术,计算效率明显提高.     

使用AIM快速计算微带阵列的电特性

巨大的存储量和计算量通常使得矩量法无法分析大型微带阵列天线的电特性,而自适应积分方法(AIM)能够大大减少矩量法需要的存储量和计算量。该文使用AIM计算了微带贴片阵列的散射特性和微带阵列天线的辐射特性。计算结果显示: AIM能够以较少的存储量快速得到微带阵列的电特性。