不同消失矩的小波在小波矩量法中的应用比较

应用具有不同消失矩的Daubechies小波对平面波照射的无限长理想导体圆柱的表面电流进行了计算,研究了小波消失矩阶数对阻抗矩阵压缩率的影响.分析表明在小波矩量法中,对于一般的二维散射问题,8阶消失矩是比较好的,低于8阶得不到很好的压缩效果,高于8阶不但不能得到更好的压所效果还会增加计算量:该结论对小波矩量法中小波消失矩的选取有一定的指导意义.     

基于自适应积分法的三维目标电磁散射的研究

随着物体电尺寸不断变大,传统矩量法计算物体电磁散射和辐射会使计算量和存储量迅速的增加,最终导致无法计算出结果,而自适应积分法解决了矩量法计算量和存储量的问题,使得存储量变小,并利用快速傅里叶变换(FFT)加速了矩阵向量乘积,更加适用于求解电大尺寸的目标。     

基于特征基函数法的一维理想导体粗糙海面电磁散射快速算法研究

针对传统矩量法在处理具有较多未知量的理想导体粗糙海面电磁散射问题时对计算机内存的需求过大, 耗时过长的缺陷, 文中引入了特征基函数法, 并根据Foldy-Lax多径散射方程构造特征基函数, 首先只考虑离散子域本身的自相互作用构造主要特征基函数, 然后考虑各离散子域间的互耦效应构造次要特征基函数, 最后由主要特征基函数和次要特征基函数的加权叠加构造特征基函数.通过与传统矩量法仿真结果的对比, 讨论了不同次要特征基函数的阶数或不同离散子域的个数对计算精度和计算效率的影响.仿真结果表明了本文所采用的算法能够在保证计算精度的前提下, 减少计算时间, 并能够通过离散子域尺寸的选取控制实际操作矩阵的维数.     

深腾1800系统MPI并行矩量法分析线天线

针对目前用矩量法分析电大尺寸物体的辐射和散射时,计算量过大,耗时太长,使分析与优化遇到实质性的困难。研究MPI结合矩量法的并行技术,用并行雅可比迭代法求解矩量法矩阵方程的并行实现过程,测试了其在深腾1800系统中并行矩量法的性能。     

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.     

电大尺寸物体电磁场问题的混合算法

将MoM(矩量法)-PO(物理光学法)混合算法在电大尺寸物体的电磁计算方面的应用，与传统的有限元法和矩量法等算法相比较，验证其正确性，并体现其计算量小、速度快的优点。使得过去用传统方法无法完成或计算量过大的电大尺寸物体的电磁散射问题真正得以解决。     

大型阵列结构电磁散射的P-FFT算法

提出利用预校正的快速傅立叶变换(P-FFT)和矩量法(MoM)快速分析电大阵列结构的电磁散射特性.研究了适合于电大尺寸结构近区和远区场计算的格林函数的快速算法,同时,利用Rao-Wilton-Glisson(RWG)函数作为基函数和测试函数,可以考虑阵列单元任意方向的表面电流或磁流分布,并利用P-FFT加速矩量法的矩阵求解,减少内存需求和计算时间.计算结果表明该方法特别适合于大型阵列电磁散射特性的分析.     

多层自适应交叉近似加速的旋转对称体矩量法

为了更有效地分析旋转对称电大物体的电磁散射问题,提出了一种针对旋转对称矩量法的多层自适应交叉近似加速方法,并分别应用于基于三角形基函数和3阶Hermite基函数的旋转对称矩量法.使用所提方法加速混合场积分方程下旋转对称体矩量法的单模式与多模式阻抗矩阵的构建过程时,计算得到的远场雷达散射截面积与传统旋转对称矩量法的结果吻合良好,且计算效率明显提高.     

小波矩量法分析环形微带缝隙天线*

将矩量法和小波变换理论结合起来,应用于求解电磁场积分方程,分析计算了环形微带缝隙天线磁流分布、驻波、阻抗特性和辐射方向图,通过用小波基代替一般的分域基矩量法中的权函数和基函数,使矩量法中与算子相对应的阻抗矩阵变成为大量元素为零的稀疏矩阵,减小了数值方法对存储量的要求,在达到允许精度的前提下,使计算量显著降低。文中给出计算实例,验证该方法,计算结果与用一般矩量法计算结果和实际测试结果相比,吻合较好。     

自适应交叉近似压缩的高阶矩量法的并行实现

高阶矩量法在计算电磁学中的应用越来越广泛, 为了进一步提高其计算规模, 引入并行的自适应交叉近似压缩算法(Adaptive Cross Approximation algorithm, ACA).该算法首先采用非均匀有理B样条建模(Non-Uniform Rational B-Splines, NURBS)的方法进行面片分组; 然后利用矩量法中远区阻抗矩阵的低秩特性进行ACA压缩; 最后采用稀疏近似逆预条件(Sparse Pattern Approximate Inverse preconditioning, SPAI)的共轭梯度法(Conjugate Gradient method, CG)快速求解矩阵方程.该算法中的ACA压缩过程和迭代求解过程都特别适合并行计算.数值实验表明, 对于电大尺寸问题, ACA压缩后的矩阵占用的内存远远低于原矩阵, 而预条件的共轭梯度法可以很快收敛.此外该算法在大规模并行时的效率较高.     

AWE技术结合帕德逼近在二维电磁散射中的应用

渐近波形估计(AWE)技术结合帕德(Pade)逼近的误差估计方法可以快速预测二维理想导电柱体的表面电流。首先采用表面离散化边界方程(OS-DBE)法对导体表面任意点的未知场源进行求解,其次运用AWE技术获得该点附近一段区域的场源分布,然后通过帕德逼近的误差估计方法可以确定AWE展开的确切范围。依此步骤进行下一个点的计算,最终可以求得导体表面上全部点的场源分布。计算结果表明此方法很大程度上提高了OS-DBE法的计算效率和AWE技术的实用价值。     

点单元电流模型的数值计算方法

本文提出了一种新的积分计算方法,消除了面块模型方法积分计算中的伪奇点,有效地解决了高频情况下积分的数值计算,为将面块模型方法应用于高频问题提供了理论依据。     

双圆柱体结构天线阵列的电流计算方法

在天线的设计过程中,天线表面的电流分布将对天线的性能产生重要影响。本文介绍了一种双圆柱体结构全向天线阵列的表面电流及等效端口导纳矩阵的计算方法,根据这个算法,本文计算了在一定物理尺寸下该天线阵列的电流分布和端口导纳矩阵。数值计算显示这种算法是可行的,结果是令人满意的。     

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.     

电大凸目标电磁散射的数值路径变换算法研究

给出了基于Fock电流和增量长度绕射系数技术（Incremental Length Diffraction Coefficients,ILDC）得到的三维凸圆柱上的高频散射场的表达式,应用路径变换法和数值最速下降路径（Numerical Steepest Descent Path,NSDP）方法计算基于Fock电流的高振荡积分,得到散射场.数值算例显示,使用这一方法计算高频散射场,可以实现在不同频段的入射波下计算时间与频率无关.并给出一种基于测地线性质的爬行波寻迹算法,具有较高的精度和更高的计算效率,适用于任意光滑模型上爬行波的寻迹.     

Q波段圆波导轴线弯曲TE01-TE11模式变换器设计

在模式耦合理论的基础上, 采用相位重匹配技术对圆波导轴线弯曲TE01-TE11模式变换器进行了数值优化计算和分析.在Q波段给出了两种不同周期数TE01-TE11模式变换器的优化设计参数.数值计算表明: 四周期模式变换器的最高转换效率为98.82%, 带宽为2.2 GHz, 六周期最高转换效率为99.89%, 带宽为1.7 GHz.研究了模式变换器关键几何尺寸在小范围内变化对转换效率的影响.并利用HFSS对给出的模式变换器进行了仿真, 仿真结果与数值模拟一致性较好.同时加工了六周期结构模式变换器并进行了小功率热测实验, 测试结果表明输出了模式纯度较高的TE11模式.     

应用渐近波形估计技术快速计算宽带雷达散射截面

将渐近波形估计技术应用到矩量法中,计算了任意形状二维理想导体目标的宽带雷达散射截面.计算中使用矩量法和奇异值分解技术求解电场积分方程,得到一展开频率点的表面电流密度,通过Padé近似求出给定频带内任意频率点的表面电流密度分布,进而计算出散射场和雷达散射截面.奇异值分解技术的使用消除了电场积分方程的内谐振问题.对数值计算结果与矩量法逐点求解的结果进行了比较,两者吻合良好,且计算效率提高了约一个数量级.     

Analytical evaluation of the MoM matrix elements

Derivation of the closed-form Green's functions has eliminated the computationally expensive evaluation of the Sommerfeld integrals to obtain the Green's functions in the spatial domain. Therefore, using the closed-form Green's functions in conjunction with the method of moments (MoM) has improved the computational efficiency of the technique significantly. Further improvement can be achieved on the calculation of the matrix elements involved in the MoM, usually double integrals for planar geometries, by eliminating the numerical integration. The contribution of this paper is to present the analytical evaluation of the matrix elements when the closed-form Green's functions are used, and to demonstrate the amount of improvement in computation time     

Singular value decomposition of integral equations of EM andapplications to the cavity resonance problem

The use of the method of moments (MM) based on the electric-field integral equation is considered for conducting bodies with closed regions. For such a calculation, the scattered field is theoretically well defined, but numerical problems have been found near resonant frequencies. To study these problems, the use of the singular value decomposition (SVD) in MM calculations is developed, and the reason the SVD is the appropriate tool for the numerical analysis of any MM calculation (even when the matrix equation is to be solved by an iterative technique) is shown. In particular, the SVD casts a MM calculation into a diagonal form, which allows a careful numerical analysis. The problems near resonance are found to be due to the creation of an approximate impedance matrix Z, which has the wrong resonant frequency (i.e., it is not consistent with that of the radiation problem). One numerical method that avoids these difficulties by using the SVD is discussed, and other more efficient ways of avoiding the usual numerical difficulties are suggested     

Design of cavity-backed slot antennas using the finite-differencetime-domain technique

A cavity-backed slot antenna is thought to be one of the most suitable elements for the wireless transmission of microwave energy. A design technique is developed for the cavity-backed slot antenna using the finite-difference time-domain (FDTD) method. The technique is effective in characterizing antenna performance such as the input impedance and the far-field pattern since it takes into account the geometry of the feeder as well as the cavity. We present a method that overcomes difficulties when the FDTD method is used to design the antenna. Moreover, we discuss how to determine the calculation parameters used in the FDTD analysis. Several numerical results are presented, along with measured data, which demonstrate the validity, efficiency, and capability of the techniques. The paper proposes a new prediction method for the frequency characteristics of the cavity-backed slot antenna, which applies computational windows to time-sequence data. It is emphasized that windowing the slow decaying signal enables the extraction of accurate antenna characteristics. We also discuss how to estimate the antenna patterns when we use a sinusoidal voltage excitation