基于时间反转的共形天线阵波束赋形方法

基于时间反转理论实现远场目标聚焦技术日趋成熟,但在天线阵领域,利用时间反转方法对共形天线阵进行波束赋形的情况目前来说并不常见,对于共形天线阵,因其结构不同于普通的线阵或者面阵,故传统的波束赋形方法对其来说并不适用,本文将利用时间反转方法,在共形天线阵所期望的波束主瓣指向方向上,放置发射天线对天线阵发射电磁波,将天线阵的接收信号通过时间反转方法反演成激励信号,对天线阵进行激励,即可得到所期望的方向图,仿真结果表明,该方法可以准确有效的实现对共形天线阵的波束赋形。     

并行多层快速多极子的高效预条件技术

多层快速多极子法是基于矩量法的快速算法,具有较低的计算复杂度和存储复杂度,被广泛应用于目标电磁散射特性分析。对于复杂结构电磁目标,由于矩阵条件数较差,往往存在迭代收敛慢甚至不收敛的问题。针对这一情况,文中利用快速多极子的近区矩阵,结合稀疏矩阵方程求解构造了一种高效预条件。数值实例表明该方法相比于块对角预条件效果更好,能有效加速多层快速多极子迭代过程。     

并行区域分解法分析千波长目标散射特性

为了在资源有限的条件下快速准确地分析电大尺寸目标的电磁散射特性,给出了一种并行非重叠非共形的基于积分方程的区域分解方法．在子区域内部以及子区域间耦合的计算采用并行多层快速多极子算法进行加速．针对多层快速多极子的八叉树结构,用改进的平面波自适应划分策略提高了并行效率．子区域间的耦合使用场迭代的方式计算,避免了存储互阻抗矩阵,进一步降低了内存需求．数值仿真实例表明,该方法可以高效地解决上千波长目标的散射问题．     

ACA 算法加速时域MoM 分析瞬态电磁问题

本文使用自适应交叉近似算法(Adaptive Across Approximation)加速时域积分方程的求解,从而达到降低内存 使用量和缩短计算时间的目的。众所周知,基于时间步进(Marching-On-in-Time)的时域积分方程的解会在时间轴后半 部分出现明显的震荡现象,造成解的不稳定。阶数步进(Marching-On-in-Degree)是解决这一问题的有效途径。因此, 本文首先采用MOD 方法求解时域积分方程,从而得到一个时间轴上稳定的解;其次,由于时域矩量法产生的大规模 稠密矩阵,其求解势必对内存以及硬件资源有着较高的要求。ACA 算法是一种纯数学加速方法,本文将它应用于时 域积分方程的求解过程中,有效地降低了资源需求。最后,通过算例验证了本文方法的有效性和可行性。     

舰载多天线系统电磁兼容性分析

针对舰载多天线系统电磁兼容性(EMC)分析计算量大、耗时过长问题,提出了自动分层的多层快速多极子方法(MLFMA).采用BiCGStab(l)结合近场预条件方法进行求解,进一步提高了MLFMA的综合效率.为了分析天线间的近场耦合特性,运用微波网络理论结合互易定理给出了任意天线间的隔离度表达式.计算并分析了尺度与真实尺寸相当的某舰船模型上多根超短波天线的辐射方向图和天线间的隔离度.数值结果表明算法准确有效,并且对于电大运载平台中天线布局优化具有一定的指导意义.     

基于国产众核超级计算机的6×105核并行矩量法

为实现电磁计算的安全可靠和自主可控,该文基于“天河二号”国产众核超级计算机平台,开展大规模并行矩量法(MoM)的开发工作。为减轻大规模并行计算时计算机集群的通信压力以及加速矩量法积分方程求解,通过分析矩量法电场积分方程离散生成的矩阵具有对角占优特性,提出一种新型LU分解算法,即对角块矩阵选主元LU分解(BDPLU)算法,该算法减少了panel列分解的计算量,更重要的是,完全消除了选主元过程的MPI通信开销。利用BDPLU算法,并行矩量法突破了6×105 CPU核并行规模,这是目前在国产超级计算平台上实现的最大规模的并行矩量法计算,其矩阵求解并行效率可达51.95%。数值结果表明,并行矩量法可准确高效地在国产超级计算平台上解决大规模电磁问题。     

大规模并行高阶矩量法的容错算法研究

基于超级计算机的大规模并行电磁计算对于解决实际工程中的复杂电磁难题具有重要意义,但超级计算机中由节点故障导致的进程崩溃事件的概率远远高于普通计算机。该文针对传统电磁计算难以有效应对进程崩溃的现状,提出一种高效的、适用于大规模并行高阶矩量法的容错算法。在现有并行高阶矩量法的基础上,基于硬盘缓存和直接内存读取设计高效率、高可靠性的现场保护算法,同时设计了高效的断点恢复算法。算法的有效性主要在于固定的现场保护点这一特点,它使得算法在有故障的情况下仍然可以正常有序地进行;而原算法每次碰到故障,则只能从头计算。数值仿真实验验证了容错算法在应对进程崩溃事件时的有效性,大幅提高了大规模并行高阶矩量法的可靠性。     

基于高阶有限元方法的人体头部比吸收率分析

随着智能手机的普及,手机电磁辐射对人体健康的影响受到越来越多的关注。针对人体组织结构复杂、媒质不均匀的特点,采用高阶有限元方法对人体进行电磁建模。该方法可以高效、可靠地分析手机天线对人体局部比吸收率(SAR)分布的影响。文中介绍了高阶有限元方法基本理论,并模拟计算了900 MHz频率的PIFA手机作用下均匀介质人头模型的局部比吸收率分布,其结果与商业软件对比,验证了该方法的正确性。最后,在900 MHz的频率下应用高阶有限元法模拟计算了PIFA手机对复杂分层非均匀介质人头局部比吸收率分布的影响,表明了该方法的可行性和可靠性。     

任意形状电大散射体附近天线受扰方向图的快速分析

该文采用基于非均匀有理B样条曲面(NURBS)建模的物理光学方法结合矩量法(MoM-PO)分析任意形状电大散射体附近天线的受扰方向图。采用插值驻相点技术加快了方向图的计算速度。文章推导了基于有理贝齐尔曲面的物理光学散射场计算公式,采用驻相法(SPM)计算有理贝齐尔曲面上的物理光学感应电流积分从而得到物理光学散射场,并利用物理光学散射场迭代矩量法区域的电压矩阵。通过与传统平面片建模的物理光学方法的计算结果对比,说明该文方法的有效性和计算速度快的优点。     

一种使用八叉树的半空间MLFMA区域分解算法

为了在有限资源的情况下快速准确地分析半空间电大目标的电磁散射特性,提出一种使用八叉树结构的并行半空间多层快速多极子区域分解算法.通过利用多层快速多极子算法在空间中形成的八叉树结构,自适应地对未知量进行分组来实现区域的划分,从而避免了在区域之间创建虚拟交界面,降低了模型的处理工作量.为保证区域间电流的连续性,在边界处严格...