并行高阶矩量法分析大型阵列天线的辐射特性

随着计算机多核技术和计算机集群技术的发展,并行高阶矩量法可以解决复杂大型目标的电磁特性。文中首先对单个天线单元在高阶矩量法与有限元方法下的结果进行对比,验证了本文方法的正确性和可行性,然后给出了一个36×12 单元的伞形印刷振子天线阵列的方向图结果,从而说明了本文方法可以处理实际工程中的大规模挑战性问题。     

并行高阶矩量法分析舰队RCS和其它电磁特性

随着计算机多核技术和计算机群技术的发展和MPI并行技术的应用,使得并行高阶矩量法可以解决复杂大型目标的电磁特性。文中介绍了并行高阶矩量法的基本理论：高阶基函数、并行矩阵填充和并行矩阵求解,并在这些理论的基础上应用其分析舰队的RCS和其它电磁特性来说明这种数值算法的可行性和快速性。     

偶极子天线矩量法分析

基于矩量法对细直天线的电流分布及输入阻抗进行了分析，并与理论计算进行比较，结果表明：矩量法在计算较细的半波振子天线时，有较好的计算结果，对粗振子的结果误差比较大。     

谐振式四臂螺旋天线的矩量法分析

本文对Nakano简化的曲线天线积分方程核做了更便于数值计算的处理;运用矩量法分析,计算了谐振式四臂螺旋天线的圆极化方向图、增益、轴比、前后比及赋形特性等,并研究了馈电方法和导电板对天线性能的影响。     

柱形等离子体天线辐射特性的矩量法分析

基于矩量法计算了当等离子体天线工作频率远小于等离子体频率时,密度均匀分布的柱形等离子体天线表面电流分布、辐射方向图、输入阻抗及天线效率等天线参数.计算结果表明:等离子体天线具有与金属铜天线类似的辐射特性,并且随等离子体参数变化而改变.此外既可以通过等离子体天线的动态重构,也可以在损失部分效率的前提下选取固定的等离子体参数,获得天线的宽带特性.     

核外分块求解方法计算电大平台天线辐射特性

载体平台对天线辐射特性的影响不容忽视,但由于计算机物理内存的限制,使得某些电大平台天线辐射问题无法计算.针对上述问题,采用了利用硬盘代替内存的核外求解方法;为加快求解速度,提出了一种核外分块高斯消元方法.将数据按块集中读写,从而极大地缩短了对硬盘操作的时间.分别计算了金属圆柱平台天线和车载平台天线的辐射方向图.结果表明,本方法可快速求解电大平台天线辐射问题,求解时间与核内方法只相差5.9%,而且不损失计算精度.     

国产CPU 平台中高阶矩量法10 万核并行性能

针对国产超级计算机平台上大规模电磁仿真软件相对匮乏,本文将并行高阶矩量法程序移植到国产超级计算机平台上,并以机载线天线阵列的辐射特性计算为例对其并行性能进行了测试和评估。实现了并行高阶矩量法单一任务突破10 万CPU 核规模,这是目前在国产超级计算机平台上实现的最大规模并行矩量法计算。以1440 核为基准,使用CPU 核数达到102400,并行规模扩大约70 倍时,并行矩量法矩阵方程求解并行效率仍在50%以上。这一研究工作,使利用纯国产超级计算机对复杂电大电磁系统进行精确高效仿真成为可能。     

协同计算在机载阵列天线分析中的应用

在机载阵列天线的分析过程中,采用单一种类的电磁算法通常难以对之高效求解。为了快速准确分析此类复杂电大目标的辐射和散射问题,基于区域分解的思想建立了一种多算法协同计算的统一架构。将复杂电磁问题划分为多个子区域,对于问题的不同子区域可以根据该区域内的材料、结构、馈源等特征来选择适合的数值方法进行计算。该协同计算框架将不同种类的算法隔离开来,不同区域之间统一采用等效面上的近场交换区域间的耦合作用,提高了算法协同的灵便性。各子区域内部可以采用并行计算、核外存储等技术来加快计算的过程,提高求解问题的规模。数值计算结果验证了该方法的有效性,同时采用并行核外高阶、低阶矩量法及多层快速多极子混合方法高效解决了机载微带天线阵的辐射特性分析问题。     

改进型遗传算法在加载天线设计中的运用

遗传算法是一种全新的优化搜索方法,可以用来解决各种复杂的实际问题。针对简单型遗传算法的一些不足之处,介绍了一种改进型的遗传算法,并阐述了其在短波宽带集总加载天线优化设计中的运用。     

球面共形微带天线的优化设计

针对球面共形微带天线带宽窄的缺陷,采用自适应差分进化算法结合矩量法成功实现对球面共形微带天线的优化设计。对自适应差分进化算法中的种群初始化、控制参数的选择等方面进行了详细的讨论。在搜索过程中,提出一种\"先测向后定位\"的搜索策略,首先采用粗优化方式找到控制天线性能基因的大致位置,然后在找到的位置进行细优化,进一步提高天线的性能。这种粗、细优化相结合的方式在保证优化效果的情况下,大大降低种群的数量,提高了优化效率。最后,分别优化出宽频带以及工作在双频点的球面共形微带天线,优化结果与仿真软件对比,验证了本文分析处理的正确性与有效性。     

基于矩量法的手机天线辐射的研究

基于矩量法,分析了三维各向同性介质的散射问题。并以此为基础,研究了反映各向同性介质在电磁场下热效应的参数-比吸收率（SAR）。针对实际手机使用中的辐射问题,给出了一个简单模型下的SAR数值仿真结果,并与IEEE标准作了比较,提出了具体的安全距离建议。最后,比较了矩量法,时域有限差分法,有限元法在手机天线辐射研究中的优缺点。     

混响室发射天线指向对场均匀性影响研究

采用基于矩量法的电磁仿真软件FEKO建立了混响室仿真模型,并对步进模式下的混响室模型进行了数值计算.将混响室数值计算与遗传算法相结合,通过仿真计算与理论分析研究了混响室发射天线指向对场均匀性的影响.研究结果表明:改变发射天线指向,其本质是改变混响室各模式前的加权系数,导致表征混响室工作区域场均匀性的电场标准偏差随之发生改变.发射天线指向处于最优配置时,工作区域各轴向电场标准偏差较初始状态有所下降,说明通过优化提高了工作区域场均匀性.     

基于变曲线组合方法的超宽带VHF/UHF天线设计

随着无线电监测业务的不断扩展,监测天线面临着超宽带化、小型化等挑战。提出一种变曲线组合方法,并结合矩量法进行天线设计,设计出一款可覆盖80³ 000 MHz的超宽带偶极子全向天线,基于仿真数据和实测数据的结果验证了该设计方法的有效性。     

机载短波天线间隔离度的全波分析

对飞机等复杂形体及机载短波天线进行全波ＦＤＴＤ数值模拟所需的数学建模方法的介绍,研究了机载短波天线间隔离度的分析计算方法,并以波音７０７－３２０Ｂ飞机为例计算了机上４付短波天线间隔离度。所用方法及所得结果可作为飞机电磁兼容分析与设计的手段和依据。     

基于矩量法的分形环八木天线的特性分析

八木天线是一种常用的天线形式.本文将Minkowski分形环应用于八木天线设计中,利用分形结构的空间填充特性来减小天线的横向尺寸,从而实现天线小型化设计.设计了工作于880～960MHz的6元二阶Minkowski分形环八木天线,以矩量法为核心对设计天线进行数值分析,将线天线模拟为细带线模型,天线表面采用三角单元进行剖分,RwG基函数作为电流展开函数.同方环八木天线进行了比较,在驻波特性、辐射特性相似情况下,分形环八木天线的尺寸缩减了29.8%.     

共模环路闭合与开路的天线模型及其计算分析

应用矩量法计算了折线电天线、方形环天线和加载电容方形环天线的电流分布,计算结果表明:当加载电容的方形环天线所加载的电容很大或很小时,其电流分布分别与闭合环天线和开路折线电天线的电流分布相吻合;并在此基础上进一步计算和分析了不同频率下环路闭合与开路的天线辐射场,研究结果对分析电磁兼容共模辐射问题有一定的参考价值.     

抑制船载天线互耦方法的研究

文中应用矩量法和一致性几何绕射理论的混合方法,研究有限导电平面上单极子天线间的电磁耦合问题,分析各有限导电平面尺寸及缝隙对耦合的影响,提出了减小电磁耦合的一种新方法。计算结果表明,合理地选取导电平面尺寸能使天线间的耦合变小;导电平面上开有半波长的多缝隙也可较好地降低耦合,而缝隙的宽度和间隔对耦合的影响较小。