任意形状导体与线天线组合目标的瞬态特性分析

本文采用微分形式的时域电场积分方程(TDEFIE)时间步进算法(MOT)对任意形状导体与线天线组合目标的电磁瞬念特性进行了分析.针对组合目标的复杂特性,使用细金属带状线模拟线天线,采用统一的RWG基函数表示表面电流分布,采用三阶内插时间基函数并通过恰当的时间步长选取对该问题进行分析求解.同时给出了线面连接处单元的剖分方法,基函数的设置.线面连接处电源激励模型的添加以及输入阻抗计算方法,最后给出了验证算法的数值结果.     

精确稳定求解时域电场积分方程的一种新方法

时域电场、磁场和混合场积分方程已被广泛用来分析散射体的时域散射响应.基于适当的空间积分方法和隐式的时间步进算(MOT)法在求解时域磁场和混合场积分方程时总是稳定的,然而在求解TDEFIE时则是不稳定的.在本文中,时域电场积分方程的非奇异性积分采用标准的高斯求积法来计算;而利用参数坐标变换和极坐标变换将其奇异性积分转换成为可以分区域精确快速计算的非奇异性积分.通过数值实验表明,利用该方法可以非常精确稳定地求解时域电场积分方程,即使是在时间迭代后期也不必采用任何求平均的过程;另外,该方法可以用于任意时间基函数并可以推广到高阶空间基函数的情形.     

TDEFIE的奇异性积分的精确快速计算

利用时域积分方程(TDIE)法模拟时域散射现象越来越受到学者们的关注.用于求解TDIE的时间步进(MOT)算法的后时不稳定性严重阻碍了TDIE法的广泛应用和发展.本文首先利用参数坐标和Duffy坐标变换将TDEFIE的奇异性积分转换成非奇异性积分,然后根据时间基函数的特点将该积分转换成可以快速精确计算的分区域积分.数值结果表明,该方法大幅提高了利用MOT算法求解TDE-FIE的MOT算法的后时稳定性和计算精度.     

利用时间步进算法精确稳定求解时域积分方程

 时域阻抗矩阵元素的计算需要分别计算场单元和源单元上的空时积分,由于时间基函数的分域性以及时间基函数(如三角型时间基函数)导数的不连续性,使得采用高斯积分方法计算源单元上空时积分的计算精度较差且误差随着时间步长的减小而增大.本文通过将源单元上空时积分转变成为1D时间卷积分和1D空间解析积分来精确计算时域阻抗矩阵元素,并在此基础上利用时间步进算法求解了时域电场、磁场和混合场积分方程.通过计算实例表明该方法在较大的时间步长取值范围内均能确保时域积分方程时间步进算法求解的精度和后时稳定性.     

精确快速计算时域积分方程中奇异性积分的新方法

该文首先利用参数坐标和广义Duffy坐标变换将时域电场积分方程(TDEFIE)的奇异性积分转换成非奇异性积分,然后根据时间基函数的特点将该积分转换成可以快速精确计算的分区域积分。数值计算实例表明,该方法可以大幅度提高求解TDEFIE的后时稳定性和解的精度,而不必采用任何求平均的过程。该方法适用于任意类型的时间基函数并可方便地推广到高阶曲面拟合和高阶空间基函数情形。     

任意导体与线天线连接问题的MoM分析

对线天线与导体的连接问题进行了矩量法分析，并提出了奇异城分离法，很好地解决了某些矩阵单元积分奇异性的问题。该方法适用于任意形状线天线与任意形状导体的表面、棱边或者顶点相连的情形，且所占内存少、精度高。数值实例表明了此方法的有效性。     

线天线与导体面连接处一种新型的连接基函数

结合已有文献中提出的线面结合处理方法,对各种连接基函数进行了综合分析,提出一种新颖的线面连接处连接基函数.该连接基函数不存在函数自身奇异性问题,且形式简单、精度高,可以应用于任何线面相连的情形.采用矩量法分别计算了线天线位于导体表面、边缘以及顶点三种情况的输入阻抗,数值结果表明了所提连接基函数的准确性和有效性.     

求解IETD问题的CFIE方程之比较

针对基于矩量法的积分方程时域求解存在的晚时震荡问题,分析两种稳定求解时域积分方程的混合场积分方程方法:隐式时间步进算法的混合场积分方程和基于拉盖尔多项式阶数步进算法的混合场积分方程。计算了目标的时域散射场和单站雷达散射截面,两种方法求得的结果吻合较好,表明两种方法解决时域积分方程晚时震荡问题的有效性。     

任意形状导体介质混合目标的瞬态电磁散射特性分析

通过建立自由空间内多个导体介质混合目标的理论模型,根据电磁场等效原理和边界条件,建立了求解任意形状导体介质混合目标散射特性的时域电场积分方程(TDEFIE).导出了TDEFIE的时间步进算法(MOT)矩阵方程,并应用基于隐式MOT算法的TDEFIE对任意形状导体介质混合目标进行了瞬态分析,其数值结果说明了该算法的有效性.     

求解时域电场积分方程的稳定时间步进算法

利用面积坐标变换、相对坐标变换、积分区域分解和广义Duffy坐标变换将时域电场积分方程中奇异性积分(共面、共边和共单结点的场源三角形单元上)转化成可精确计算的非奇异性积分.在不同时间基函数(导数连续和导数不连续)、不同时间步长情况下对比分析了该方法和现有的常用方法计算奇异性积分的精度.计算实例表明:时域阻抗矩阵的精确计算有效地改善了时间步进算法的后时稳定性.     

时域积分方程MOT算法的推迟位时间卷积数值积分新方法

通过变量代换平滑三角形上推迟位（标量位函数和矢量位函数）并消除推迟矢量位旋度的奇异性,使得采用数值积分法就能够精确快速地计算任意正则时间基函数与推迟位函数及推迟矢量位旋度之间的时间卷积运算,可用于基于任意类型时间基函数的时域电场、时域磁场及其混合场积分方程时间步进（MOT ）算法。与时间卷积运算的解析法对比分析表明,该时间卷积数值积分方法能够精确快速地计算基于任意类型时间基函数和不同时间步长条件下时域积分方程MOT算法的阻抗矩阵元素;而具体的计算实例也表明,阻抗矩阵的精确计算显著地提升了时域积分方程MOT算法的后时稳定性和求解精度。     

使用改进的时域积分方程法计算导体目标的瞬态散射

本文推导了一种改进的时域积分方程(TDIE)方法,用于计算任意导体目标的瞬态电磁散射问题.采用隐式时间步进法,对典型导体目标包括尖劈板、立方体、导体球和球冠锥体进行了求解,得到了正确的瞬态响应结果,没有发现后期不稳定性现象.     

求解场-路混合问题的时域积分方程法

研究了基于时域积分方程求解场-路混合问题的方法,其基础是“耦合电流”的思想,区域中的电路部分和电磁结构部分通过其连接处的耦合电流联系在一起,由此完善了传统的电流连续性方程.然后将TDIE方法与电路仿真方法——改进的节点分析法相结合,并通过广义基尔霍夫电压定律将电路中节点的电位与电磁结构上接口处的电位联系在一起.采用这种方法求解场-路混合问题,不需要生成端口模型,而直接求解场-路耦合方程.最后通过传输线算例证明了方法的正确性.     

Fast solution of transient scattering from electrically large complex objects based on Time Domain Integral Equation solvers

A fast Time Domain Integral Equation (TDIE) solver is presented for analysis of transient scattering from electrically large conducting complex objects. The numerical process of March-ing-On-in-Time (MOT) method based TDIE encounters high computational cost and exorbitant memory requirements. A group-style accelerated method–Plane Wave Time Domain (PWTD) algorithm, which per-mits rapid evaluation of transient wave field generated by temporally bandlimited sources, is employed to reduce the computational cost of MOT-based TDIE solvers. An efficient compressed storage technique for sparse matrix is adopted to decrease the enormous memory requirements of MOT. The scheme of the Multi-Level PWTD (MLPWTD)-enhanced MOT with compressed storage for sparse matrix is presented for analysis of transient scattering from electrically large complex objects in this paper. The numerical simulation results demonstrate the validity and efficiency of the presented scheme.     

混合场积分方程结合MLFMA分析导体介质复合目标电磁散射问题

针对组合目标电磁散射问题,采用一类新的混合场积分方程进行分析.通过合理选择比例系数组合表面电场和磁场积分方程,构造出具有良好收敛性的阻抗矩阵.MLFMA的迭代求解采用广义最小残差方法(GMRES),结合预条件技术进一步减少迭代次数,加速计算并提高处理电大尺寸导体介质复合目标的能力.研究了几类典型目标电磁散射特性并比较了计算效率,数值算例验证了该方法的准确性和高效性.     

基于稳定的时域积分方程方法对多天线辐射问题和互耦问题的研究

为有效地改善时间步进算法(MOT)的后时稳定性,引入类椭球波函数(APSWF)做为该算法的瞬态基函数.然而,基于此类瞬态基函数推导得到的系统具有非因果特性,因而必须使用外推方法以恢复时间步进算法的时间步进特性.采用所提出的方法对多天线结构进行数值仿真,获得其瞬态电流响应、回波损耗、耦合系数以及方向图等重要参数,实现了对天线辐射问题和互耦问题的分析与研究,同时也验证了本文所提出方法的有效性和精确性.     

一种稳定的时域电场积分方程求解方法

提出了一种求解任意形状理想导体目标时域散射的稳定时域电场积分方程(TDIE)方法,此方法能非常有效地消除后期振荡。利用显式MOT方法求解二阶时间微分的电场积分方程,矢量位随时间的变化关系采用边缘中心近似,标量位随时间的变化关系则采用三角面元重心近似,然后运用先五步后三步的平均方法。数值结果表明,本文方法能够有效地提高TDIE方法的收敛性和稳定性。