多层快速多极子技术分析微带天线

分析了电大尺寸的微带天线辐射方向图.从混合位积分方程出发,将空域格林函数写成多层快速多极子技术能够适用的形式,从而使得大尺寸的天线问题得以快速并精确地分析.文中还比较了不同迭代方法在分析时的效率.算例表明,灵活的一般最小余量法(FGMRES)的效率比其他方法高得多.     

复杂媒质电磁散射特性的有限元—边界元方法分析

通过有限元-边界元方法分析具有复杂媒质特性目标的电磁散射特性,如各向异性、双各向同性、双各向异性等.该混合方法能够利用有限元灵活地处理散射体内部的复杂材料,利用边界积分方法分析物体的非闭合区域,避免了使用吸收边界条件截断开放区域.通过推导基于有限元法的双各向异性媒质的泛函表达式,实现铁氧体、等离子体、手征等各类复杂媒质的统一建模,使该方法有很强的通用性.数值结果证明:本文发展的有限元-边界元方法对复杂媒质电磁散射问题分析的准确性和有效性.     

基于绕射场修正快速迭代物理光学法的海面舰船与角反阵列电磁散射分析

随着雷达技术的发展,雷达制导武器严重威胁着海面舰船目标的安全.为了保护海面航线的舰船,多面角反射器得到了广泛利用.本文以海上舰船与角反射器阵列组合为分析目标,针对其散射作用强、局部耦合明显的目标散射特征,提出了局部迭代物理光学（iterative physical optics, IPO）方法进行高效的电磁散射建模,并采用快速多极子技术与GPU并行技术实现了大场景海面复杂目标与角反干扰阵列的快速雷达散射截面积（radar cross section,RCS）仿真计算.该方法通过将电流迭代求解再辐射作用的区域截断在射线路径周围的局部区域内的操作,减少了IPO方法中分析复杂目标的电磁散射过程所产生相互作用的循环计算未知量.同时该方法考虑了边缘绕射场对目标RCS的影响,并利用绕射场对表面反射场进行修正.不同类型舰船的角反射器阵列的仿真结果表明,本文方法可为海战场反电子侦察提供有效的理论实现方案.     

天线收发互易原理的教学研究

天线收发互易原理是联系发射天线与接收天线的重要桥梁,是天线与电波传播课程教学的难点。本文介绍了天线接收信号的物理过程,并针对不同版本的教科书上关于同一天线接收与发射电流幅度分布是否相同的论述存在的矛盾进行了剖析,澄清了相关的概念,从而为提高天线互易原理教学的质量打下基础。     

BRT-MOM-ILDC方法分析海上无人机群目标全极化散射特性

随着海面低慢小群目标威胁性的不断增强,其雷达回波的有效探测受到了世界各国的广泛重视。海杂波影响分析和对目标上精细结构建模这两个问题是海上低慢小目标雷达散射特性仿真研究的重点内容,因此,本文以海上无人机群为分析目标,针对其飞行高度低、受杂波影响大、局部结构反射截面积小的目标特性,综合采用高频双向射线追踪方法（BRT）、多层快速多极子加速的矩量法（MOM）和边缘区域的增量长度绕射理论方法（ILDC）分区域实现可靠的电磁散射建模。该方法将目标区域分为高频电大区域、低频精细区域和棱边区域进行理论分析与计算,采用多路径方法对目标间、目标与海面的耦合作用进行有效的补充,实现全极化海面目标的散射特性高效计算和快速成像。结果分析表明,采用本文方法可以快速的获取全极化的目标散射回波和雷达图像,从而为目标识别提供大量样本信息。      

电磁波极化理论的实验教学研究

电磁波的极化是电磁理论中的一个重要概念,在通信、导航和雷达等方面已逐渐得到应用。无论是线极化波,圆极化波,椭圆极化波,都可由两个同频率的其场矢量相互正交的线极化波组合而成。本文结合实验教学分别研究波的极化——线极化波、圆极化波和椭圆极化波的特性,以使学生易于理解和掌握好极化概念。     

一种分析准周期结构散射问题的有限元区域分解算法

采用区域分解法和矢量有限元法相结合分析准周期性结构的散射问题.将整个计算区域分成若干个非重叠的子区域,各子域形成自己的有限元线性系统;在子域交界面上引入罗宾传输条件来保证相邻子域的场连续性;通过高斯消去法把求解各子域内部未知量的问题转化为求解交界面上未知量的问题,从而降低计算复杂度.对于一些准周期性结构,利用子结构的几何重复性,能够让电大尺寸问题的求解更加快捷.给出的数值算例证明了该方法的正确性和有效性.     

基于弹跳射线法的海上目标快速成像与识别算法

合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)因为全天候、全天时的观测能力在军事和民用领域有着广泛的应用背景。考虑到SAR研究的成本和效率以及SAR图像在目标检测领域的应用,SAR图像的仿真技术发挥了重要优势。针对传统成像方法耗时较长的问题,本文利用基于弹跳射线法(SBR)的快速成像技术以达到快速获取大批量SAR图像的目的。为了更加精准地识别SAR图像中的目标,在Faster RCNN目标检测网络的基础上,根据真实舰船目标的尺寸改变候选框的初始尺寸以及利用特征融合的方式对原算法架构加以改进。最后,在Faster RCNN框架中加入特征金字塔结构(Feature pyramid networks,FPN),进一步提高算法对SAR图像中的舰船目标检测和识别的能力。     

基于酉 ESPRIT 的多频带融合ISAR成像

基于散射中心参数化模型和反向传播（back propagation, BP）神经网络,构建了一种针对目标全角度、宽频段下的远场电场预测网络,该网络将利用目标的位置、幅度、频率等数据信息实现远场电场实部与虚部的快速预测. 首先,将对目标强散射点的位置以及强度等参数进行提取;然后,对二维角域以及频域进行区域划分,构建并联式的智能网络架构,从而建立散射中心参数化模型与高精度远场电场间的关系. 该方法能够通过新型并联网络的训练,减小传统散射中心模型的频率、角度依赖性的影响,实现目标远场电场的快速获取. 由于在网络设计时,充分借鉴了现有的模型中各散射参数对目标电场的影响,因此该神经网络具有清晰的物理意义以及突出的泛化能力. 与传统的基于几何绕射理论（geometrical theory of diffraction, GTD）模型的电场重构方法相比,本文方法具有更高的准确性,实验结果表明提出的并联网络使得预测电场误差下降了18％以上,同时针对目标后向远场电场的预测,其相对均方根误差能够小于5%.

     

一种旋转对称涂覆导体电磁散射高效分析方法

为改善传统方法分析旋转对称涂覆导体电磁散射问题的效率,提出了一种高效分析方法.该方法在介质表面建立电磁流混合场积分方程(Electric and Magnetic Current Combined Field Integral Equation,JMCFIE),在导体表面建立混合场积分方程(Combined Field Integral Equation,CFIE),利用了旋转对称体在空间上的旋转周期性,只需要对表面的母线进行剖分,具有未知量少且阻抗矩阵条件数好的特点.根据等效原理与边界条件推导了JMCFIE-CFIE方程,并与传统的PMCHW-CFIE方法对比了求解效率.数值算例表明该方法能明显改善方程的收敛性.