电大尺寸物体电磁辐射与散射特性几种分析方法的比较研究

在一定的规则部分下，矩量法中的系数矩阵为Ｔｏｅｐｌｉｔｚ矩阵或多重Ｔｏｅｐｌｉｔｚ矩阵。利用这一特性而提出的共轭梯度（ＣＧＭ）和快速付里叶变换（ＦＦＴ）算法已成为目前国际上分析电大尺寸问题的一种有效手段，虽然ＣＧＭ－ＦＦＴ将普通矩量法中正比于Ｎ＾３的存储量压缩为正比于Ｎ的存储量，但其迭代算法使所花ＣＰＵ时间仍与普通矩量法相当。本文采用基于递推的Ｌｉｖｅｎｓｏｎ算法和一种库软件处理同样的问题，所花Ｃ     

利用UTD修正的MoM-PO混合算法研究

介绍了利用矩量法(MoM)和物理光学(PO)混合方法处理复杂线体结构的电磁散射问题,提出利用pulse基函数对线电流进行展开,使得处理复杂线体结构问题变得简化,并推导出一般的矩阵方程。然后针对PO在阴影区域失效等问题,利用UTD(一致性几何绕射)对该简化模型结构下的PO区域电流进行了修正,使得其应用范围得到扩展、计算精度得到提高。文中的实例结果与传统的MoM很好的一致,从而说明了该方法的有效性和精确性。     

高低频电磁混合算法在目标高分辨特征提取中的应用

利用电磁混合算法对复杂目标进行电磁精确建模仿真,以获得真实目标较为准确的雷达高分辨像信息,对未来高分辨雷达实现目标探测与自动识别有着重要的意义.对于电大尺寸复杂目标电磁仿真计算,高频近似方法和低频数值方法各有其优势和局限性,如能结合两者的优点来解决计算中的精度和速度问题,将对建立高分辨目标特征库有着重要的帮助.本文以低频矩量法(MoM)和高频物理光学法(PO)混合为例, 提出了基于MoM-PO混合算法来精确求解电大尺寸目标的高分辨电磁散射特性,有效地提高了计算精度, 改善了计算速度, 为快速有效地解决复杂电大尺寸目标的高分辨特征提取提供了良好的途径.通过对典型目标和实际复杂目标实例的仿真计算,提取高分辨特征结果验证了该方法的有效性和实用性.     

基于高低频混合方法的梅利逼近扫频技术

将矩量法(MoM)和物理光学(PO)混合方法与梅利逼近结合分析了电大载体平台上天线的宽带辐射特性.在切比雪夫逼近的基础上,通过梅利展开技术实现快速扫频,并利用MoMPO方法减少矩阵方程中未知量个数,从而大大降低了内存需求和计算时间.相比于切比雪夫逼近,由于梅利展开式为有理函数,提高了计算精度.数值结果表明：该方法可以快速有效地分析大型载体平台上天线的宽带特性.     

解决电大尺寸电磁场问题的改进矩量法研究

首先介绍基于积分方程的矩量法原理及其特点.基于传统矩量法在解决电大尺寸电磁场问题上的局限性,分析几种典型的改进矩量法,包括快速多极子方法、小波矩量法、混合算法和自适应积分法.几种方法通过不同的途径减小了计算量,所以将几种方法结合起来使用,可以有效地解决电大尺寸电磁场问题.运用改进的矩量法,突破了传统矩量法解决电大尺寸电磁场问题的局限性.     

用AIM快速计算电大尺寸物体的散射特性

如果使用传统的矩量法计算电大尺寸物体的电特性,需要很大的存储量和计算量,本文采用AIM(自适应积分方法)减少所需的存储量和计算量。使用AIM计算了导体平板的RCS,与传统的矩量法相比大大减少了计算时间和存储量,显示了AIM在计算电大目标特性时的优越性。     

复杂散射环境中MoM与UTD混合方法的PO扩展

本文提出利用物理光学PO可扩展MoM UTD的应用范围 .理论和数值结果表明 ,PO电流的引入抛开了MoM UTD混合中的镜像原则 ,使散射体扩展到任意复杂面 ,以及很好地解决了线天线距离弯曲曲面较近的情况下UTD技术的缺陷 .另外 ,本文指出适当比例的PO区域仍可以较准确地求解MoM区域的电流和阻抗特性 ,使得本文方法变得简单有效 ;这为快速有效地分析复杂电大目标的电磁兼容问题提出了一条新的切实可行的途径     

基于MoM-PO的各向异性阻抗面电磁散射研究

该文基于阻抗边界条件(IBC),采用矩量法-物理光学(MoM-PO)混合算法,研究了3维各向异性阻抗面的电磁散射特性.根据表面等效原理,将空间散射场等效为MoM区和PO区电磁流的辐射场,感应电磁流以3维RWG (Rao-Wilton-Glisson)矢量基函数展开.以表面阻抗并矢表征电磁参数,给出典型各向异性阻抗面目标的电磁仿真算例,结果与Mie级数等精确解吻合良好,显示了该方法的有效性.     

电磁散射与辐射问题中的混合基函数矩量法

三维散射与辐射问题通常采用电场积分方程(EFIE)结合矩量法(MoM)求解，而基函数是决定矩量法精度和效率的重要因素。本文针对采用三角形网格剖分会引起未知元过多而采用四边形网格剖分会因为网格质量变差而影响计算精度的问题，提出一种基于三角形与四边形混合网格的混合基函数，应用于散射体RCS和天线阻抗特性计算。结果表明，相比于三角形剖分，混合基函数能够在减少未知元个数的同时获得较高的精度；另外也解决了基于单纯四边形网格的基函数在网格质量较差的情况下不能准确模拟表面电荷的问题。     

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.     

二维组合目标RCS的MoM-PO混合法分析

利用矩量法求解二维目标结构的电磁散射问题,并在电流基混合法的基础上,对矩量法和物理光学混合法进行了研究,推导出了一种矩阵方程表达式,并通过仿真实例分析了以物理光学混合法计算多组合复杂目标散射时,物理光学区域与矩量法区域的划分方式,仿真结果证明,此区域划分结论的准确性、可行性。     

MoM-NPO混合算法分析天线-载体系统

安装在电大尺寸平台上的天线,载体的影响不容忽视。采用同样基于电流展开的矩量物理光学混合算法,并通过NURBS物理光学法进一步降低复杂结构的建模和计算,将载体对天线的影响用物理光学电流合并到包括天线的在内较小的矩量法区,使矩量法解决天线-载体系统成为可能。通过矩量法和混合算法分析载体对天线性能的影响证明,载体对天线的影响是显著的,混合算法能够在保证精度的前提下提高运算速度,为解决电大尺寸载体上天线的特性提供了良好的途径。     

利用基于浮动模板的预修正快速傅里叶 变换方法快速求解三维介质体积分方程

利用预修正快速傅里叶变换方法结合矩量法快速求解三维介质散射问题的体积分方程,并引入一种新的模板拓扑结构,将投影及插值模板由固定改为浮动,以减少直接计算和预修正的近区未知量个数。数值计算结果表明,基于浮动模板的预修正快速傅里叶变换方法可以显著减少需要进行预修正的近区未知量个数,从而减少算法的存储需求和计算时间。     

互耦影响下的自适应圆阵分析

本文用矩量法严格分析了考虑互耦影响时自适应天线阵元的电流分布,给出了计算电流的解析式,并计算了八单元圆阵的电流分布。用等效网络法推导了考虑互耦影响时的最佳权矢量。仿真计算了不同阵元间距时,自适应阵的数字波束赋形。     

利用近场Gordon积分近似的矩量法-物理光学混合方法

针对电大金属目标的电磁计算, 提出了一种新的矩量法-物理光学(Method of Moment-Physical Optics, MoM-PO)混合方法, 以解决传统的MoM-PO混合法中PO区域和MoM区域耦合项的计算时间过长问题.用Gordon积分计算目标的PO区域对MoM区域的作用, 并加入近场近似处理.该方法避免了传统的MoM-PO混合法中耦合项积分方程的计算, 加大PO区域的剖分面元的大小, 能够有效地降低矩阵规模和未知数个数, 因而降低了内存, 减少了计算时间.数值算例结果表明, 近场Gordon积分近似的MoM-PO混合方法能够有效地减少耦合项的计算时间, 并能达到理想的精度.     

封装微带电路网络特性的矩量法分析

该文首先对封装微带电路建立了以混合位积分方程(MPIE)描述的矩量法(MoM)分析模型,采用了复镜像技术,准确计算了Green函数并表达为简洁闭式。进而考虑了边壁对电路的影响,计算并修正了阻抗矩阵。在此研究的基础上,该文将Eleftheriades(1996)中的模型扩展为封装模型,提取出封装微带电路的网络特性,最后的数值结果表明封装效应对微带电路的网络特性有着很重要的影响。     

大规模有限周期结构电磁特性的快速算法研究进展

周期结构在阵列天线、频率选择表面和超材料方面都有着广泛的应用,而针对大规模有限周期结构电磁散射、辐射特性的快速算法也一直是计算电磁学的热点与难点.本文中,简要介绍了矩量法中几类分析大规模有限周期结构电磁特性的有效算法,并对这几类方法的优缺点做了说明,最后讨论了计算电磁学在分析大规模有限周期结构领域未来的可能发展方向.