预条件共轭梯度法在辐射和散射问题的应用

用矩量法求解一些辐射和散射问题,如线天线辐射和线状体散射等问题时,可以产生一个Ｔｏｅｐｌｉｔｚ线性方程组,采用预条件共轭梯度法（ＰＣＧ）与快速富里叶变换（ＦＦＴ）的结合方法（ＰＣＧＦＦＴ）来求解该方程组,其中预条件器采用Ｔ．Ｃｈａｎ的优化循环预条件器。使用ＰＣＧＦＦＴ算法,可有效地节省内存,提高了计算速度。为说明其有效性,将ＰＣＧＦＦＴ算法与ＣＧＦＦＴ算法以及Ｌｅｖｉｎｓｏｎ递推算进行了对比。     

理想导电柱体电磁散射的有限差分法

本文提出一种新的求解二维电磁散射的数值方法。应用辐射边界条件将无限大空间的电磁散射问题限制在有限区域内,采用有限差分技术数值求解波动方程、辐射边界条件及散射体表面边界条件,从而获得理想导电二维散射体的表面感应电流及近场分布。本文给出的圆形、椭圆形及方形截面柱体的数值计算实例表明,这种方法可获得与本征函数级数解或矩量法解相当吻合的结果,大大优于表面辐射条件法的结果,表明这种方法可能成为代替现有解析或数值方法的有效方法。     

用迭代方法和双共轭梯度法重建二维电导率剖面分布

本文着重阐述采用积分方程的迭代方法并结合双共轭梯度（ＢＣＧ）法对低频近声非均匀背景介质中二维轴对称电导率剖面的反演,并仅用ｚ向采集的数据进行目标重建。首先,基于等反演目标区内、外的电场积分方程。建立超反演积分方程,将积分方程离散化为矩阵方程用迭代方法求解目标区电导率分布。在每次迭代过程中,格林函数不断被更新。同时用正则人垭消除解的不适定性。文中利用不完备的测量数据对复杂的电导率同进行了反演。模拟结     

用时域有限差分法对缝隙渐变天线的瞬态电磁场分析

本文用时域有限差分（ＦＤＴＤ）法分析缝隙渐变天线，分析中对天线缝隙边缘场和薄天线衬底采取了特殊的处理方法，求天线的远区辐射场采用了ＦＤＴＤ中近场到远场的变换方法。本文计算出的缝隙渐变天线的辐射方向图和远区辐射场与实验结果比较一致。本文给出了超短电磁脉冲在天线上传播和辐射过程的瞬态直观图象，同时还研究了这种天线衬底厚度、几何尺寸及介电常数对其辐射特性及频带的影响。     

预条件共轭梯度法在辐射和散射问题中的应用

用矩量法求解一些辐射和散射问题 ,如线天线辐射和线状体散射等问题时 ,可以产生一个 Toeplitz线性方程组 ,采用预条件共轭梯度法 (PCG)与快速富里叶变换 (FFT)的结合方法 (PCGFFT)来求解该方程组 ,其中预条件器采用 T.Chan的优化循环预条件器。使用 PCGFFT算法 ,可有效地节省内存 ,提高了计算速度。为说明其有效性 ,将 PCGFFT算法与 CGFFT算法以及 Levinson递推算法进行了对比。     

计算电磁场的容差法

这里讨论一种新方法，用它可以大大减少局部介质参数或局部边界条件变化后对场的影响的求解工作量。与微扰法不同，这种方法并不对扰动体的大小、参数改变的程度有太多限制。     

用MoM—PCG—FFT分析金属栅有限阵列的散射问题

本文用矩量法、预条件共轭梯度法和快速傅里叶变换（MoM-PCG-FFT)的混合技术来分析金属栅有限阵列的电磁散射问题。首先以等效电流作为未知函数建立积分方程组或积分－微分方程组,再用矩量法（脉冲／点匹配）获得一个线性代数方程组,其系数矩阵是一个对称二重复Toeplitz矩阵,基于这一特点,应用预条件共轭梯度法和快速傅里叶变换的结合算法（PCGFFT）来求解这个线性代数方程组,其中预条件器选用T.Chan循环预条件共轭梯度法和快速傅里叶变换的结合算法（PCGFFT）来求解这个线性代数方程组,其中预条件器选用T．Chan循环预条件器的二重分块形式。文中给出的数值算例表明该混合技术是有效的,适用于较大的金属栅有限阵列的分析。     

用条件预优加速小波矩量法的计算

本文在小波矩量法中利用阻抗矩阵稀疏的特点,用条件预优法快速求解电磁散射问题,讨论了矩量法的采样密度对预优方法的影响。通过二维理想导电柱体散射的例子,表明该方法十分有效地加速了小波矩量法的计算,并且比文献（1）的方法更显著地减少了计算时间。     

求解时域电场积分方程的偏置网格有限差分法

细线、薄板状良导体的时域散射特性可由“全切向”时域电场积分方程（TDEFIE）描述。本文采用偏置网格的有限差分方法数值求解“全切向”TDEFIE。这种网格充分利用物体的几何、物理特性,数值实现简便。利用这种方法,本文研究了电磁辐射、散射的三个经典问题,同时分析了方法本身的数值稳定性。数值结果表明,该方法求解时域电场积分方程有效。     

不完全乔列斯基分解共轭梯度法在磁感应成像三维有限元正问题中的应用

磁感应成像(MIT)3维正问题中,直接求解法计算有限元方程组时,计算速度慢且因舍入误差造成计算结果不正确。该文为了解决这一问题,采用不完全乔列斯基分解共轭梯度(ICCG)迭代求解法。基于ANSYS平台建立有限元数值模型,采用ICCG法迭代求解。通过仿真实验获得设定收敛容差的最优值。对仿真结果进行对比,与直接求解法、雅克比共轭梯度(JCG)法相比,ICCG法计算速度快、稳健性高。计算结果表明ICCG法受网格粗细影响小,能够正确求解磁感应成像3维正问题。     

Simulation of Electromagnetic Wave Propagation in Plasma Using Matrix Exponential FDTD Method

The electromagnetic propagation in plasma media can be conveniently modeled using finite difference time domain method based on the matrix exponential (ME-FDTD) method. The Maxwell’s curl equations and the constitutive relations between the flux density and the electric field can be looked as a first order differential matrix system. The fundamental solution to such a system is derived in terms of matrix exponential and the update equations can be extracted conveniently from the solution. This has the advantages of presenting a more concise formulation. The ME-FDTD algorithm is validated by comparing the simulation results with the analytical values. Numerical results show that the ME-FDTD can acquire high efficiency with less computer consumption and has a good performance of flexibility and simplicity.     

横向沙丘表面电磁散射的时域有限差分法研究

空对地海目标的监测、识别是用电磁波与处于地海环境中的目标相互作用的散射和辐射来获取信息、制导和目标截获的,为了满足地海环境中目标的监测、识别的需要,首先要研究地海环境的电磁散射特性;应用指数型分布粗糙面模拟横向沙丘表面的高度起伏情况,采用蒙特卡罗方法模拟横向沙丘迎风坡、背风坡表面以及沙丘之间的平坦沙漠表面,使用Herkelrath提出的土壤湿度与介电常数的通用式计算沙土的介电常数,运用FDTD计算方法研究了横向沙丘的电磁散射特性,得到了散射系数的角分布曲线;数值计算了沙丘坡顶高度,沙丘迎风坡与背风坡坡底到坡顶的水平距离,沙丘坡顶间间距,入射角度以及沙土湿度对散射系数的影响;计算结果表明,沙丘坡顶高度、沙丘迎风坡坡底到坡顶的水平距离、沙丘坡顶间间距、入射角度和沙土湿度对散射系数的影响较大,而沙丘背风坡坡底到坡顶的水平距离对散射系数的影响较为复杂。     

FD-MEI方法和变尺度优化技术应用于二维电磁成像

本文从电磁散射的微分方程出发,利用不变性测试方法（ＭＥＩ方程）与有限差分法求解电磁散射问题,邮等效原理与格林函数的渐近式求得远区散射场,以测量的散射场和计算的散射场偏差的平方为目标函数,通过共轭梯度法与变尺度优化地优化介质参数使目标函数达到最小值来重构散射体,导出了目标函数梯度的精确计算公式,最后给出了基于测量数据的反演结果。     

二维有耗介质目标重建的迭代－共轭梯度方法

本文提出了一种由已知的散射场数据重建二维非均匀有耗目标的复介电常数的迭代算法。连续采用多个方向的ＴＭ平面波照射目标，并分别采集目标区域外的散射场数据。本文利用矩量法．（ＭＯＭ）将积分方程变成矩阵方程，我们以Ｂｏｒｎ近似为初始值，通过多次迭代，实现目标特性的重建。通常，逆问题多是不适定的。为了克服解的不适定性，我们采用共轭梯度法（ＣＧＭ）求解逆问题。最后，通过计算机模拟，给出了一些数值重建结果。     

一种分析波导系统不连续性的数值计算方法

本文介绍一种分析波导不连续性的数值计算方法 ,采用有限差分法和共轭梯度法对根据矢量偏微分算子理论得出的电磁波基本方程进行求解 ,由此计算出反射系数和传输系数 ,文中以加载金属膜片的矩形波导为例说明了这一计算过程     

金属介质混合目标散射分析的快速偶极子法

基于等效偶极矩法,该文利用快速偶极子法用于快速计算金属介质混合目标的电磁散射。通过分组技术和简单的泰勒级数展开,将远场组之间的矩阵向量积自然地转化为聚集-转移-发散的形式,实现了矩阵向量积的快速计算。另一方面,由于远场组之间的互阻抗元素不用存储,大大降低了内存消耗。在仿真分析中,为了进一步快速计算近场组中的互阻抗元素,还采用了等效偶极矩法。数值结果表明该方法具有较高的计算效率和令人满意的数值精度。     

用有限差分法实现集成电路的电热耦合模拟

文章详细介绍了一种用于集成电路自热效应研究的电热耦合模拟软件(ETsira2)。针对具体的集成电路封装结构以及特定的封装材料，该软件利用有限差分数值算法(FDM)，求解三维热扩散方程；对集成电路芯片进行了精确的三维热学分析和电学性能验证。     

应用改进的快速偶极子法和特征基函数法分析导体目标电磁散射特性

该文提出了一种分析导体目标电磁散射特性的有效数值方法,该方法基于特征基函数法,将改进后的快速偶极子法与之相结合,把远场组间的矩阵矢量积转化为聚集-转移-发散的形式,从而加速次要特征基函数和缩减矩阵构建过程中的矩阵矢量相乘的速度。与传统的快速偶极子法结合特征基函数法相比较,在同等精度下,计算时间和内存消耗都得到了有效地缩减,数值结果证明了该方法的精确性和有效性。