混合场积分方程结合MLFMA分析导体介质复合目标电磁散射问题

针对组合目标电磁散射问题,采用一类新的混合场积分方程进行分析.通过合理选择比例系数组合表面电场和磁场积分方程,构造出具有良好收敛性的阻抗矩阵.MLFMA的迭代求解采用广义最小残差方法(GMRES),结合预条件技术进一步减少迭代次数,加速计算并提高处理电大尺寸导体介质复合目标的能力.研究了几类典型目标电磁散射特性并比较了计算效率,数值算例验证了该方法的准确性和高效性.     

高效求解任意非常规目标电磁散射的修正电场积分方程方法

本文研究了一种可以高效求解任意非常规目标电磁散射的修正电场积分方程方法.借助磁场积分方程主值项的提取,加入到传统电场积分方程中,将传统的一次迭代求解过程转变成逐渐逼近真解的内外两层迭代.其外层迭代不断刷新电流,最终得到精确解.加入磁场主值项的修正电场积分方程显著降低了条件数,同时保留了原电场积分方程普适性强,可用于处理任意非常规目标的优点.对于每一外层迭代步中电流的求解,本文采用了加速矩阵矢量相乘的多层快速非均匀平面波算法,形成高效的内层迭代求解.数值结果表明,该方法在保证精度的同时,可以显著降低问题的求解时间.     

利用时间步进算法精确稳定求解时域积分方程

 时域阻抗矩阵元素的计算需要分别计算场单元和源单元上的空时积分,由于时间基函数的分域性以及时间基函数(如三角型时间基函数)导数的不连续性,使得采用高斯积分方法计算源单元上空时积分的计算精度较差且误差随着时间步长的减小而增大.本文通过将源单元上空时积分转变成为1D时间卷积分和1D空间解析积分来精确计算时域阻抗矩阵元素,并在此基础上利用时间步进算法求解了时域电场、磁场和混合场积分方程.通过计算实例表明该方法在较大的时间步长取值范围内均能确保时域积分方程时间步进算法求解的精度和后时稳定性.     

一种稳定的时域电场积分方程求解方法

提出了一种求解任意形状理想导体目标时域散射的稳定时域电场积分方程(TDIE)方法,此方法能非常有效地消除后期振荡。利用显式MOT方法求解二阶时间微分的电场积分方程,矢量位随时间的变化关系采用边缘中心近似,标量位随时间的变化关系则采用三角面元重心近似,然后运用先五步后三步的平均方法。数值结果表明,本文方法能够有效地提高TDIE方法的收敛性和稳定性。     

磁场积分方程矩量法中基函数的立体角修正

本文通过考察电磁散射问题矩量法求解中电场积分方程和磁场积分方程的公式 ,分析了在使用三角屋顶基函数情况下传统的磁场积分方程在计算带有棱角的电小尺寸金属物体雷达截面时存在的不足 ,提出了一种基函数的立体角修正技术 ,从而达到了减小计算误差的目的。计算结果表明了算法的有效性。     

辐射体声场计算的综合Helmholtz积分公式法

提出了一种计算无界声媒质空间中任意形状辐射体辐射声场的新方法——综合Helmholtz积分公式法(Synthetic Helmholtz Integral Equation Formulation,SHIEF)。该方法将关于辐射体的内部、表面和外部Helmholtz积分方程有机地组合在一起,在已知辐射体表面法向振速的条件下,求出辐射体表面的声压分布,进而求其辐射声场分布。运用该方法计算分析了脉动球相对辐射阻抗随相对半径的变化情况,通过与理论值以及已有的其他方法(例如联立Helmholtz积分公式法(CHIEF)、超定外部Helmholtz积分公式法等)的比较,证明了该方法的正确性、准确性以及快速性,该方法有效地克服了CHIEF法和超定外部Helmholtz积分公式法的缺点。     

三维矢量散射积分方程中奇异性的分析

本文研究了电场积分方程（ＥＦＩＥ）中被积函数奇异性的处理方法,特别是三维矢量散射分析中出现的高阶奇异性,给出了两种解决积分方程奇异性的数值方法。一种方法是计算Ｏ（１／Ｒ）阶奇异积分转移法,另一种方法是为解决Ｏ（１／Ｒ＾２）高阶奇异积分的数值计算问题的,它是通过排除一包含奇点的有限小块,而这一小块区域对积分的贡献为零,从而使积分方程在整个积分域变得数值可积。     

一种电大尺寸组合体散射的快速计算方法

采用自适应多层快速多极子算法分析电大尺寸组合体的雷达散射截面。推导了组合体表面的积分方程,通过将基函数和权函数分别用不同空间位置上的点源函数展开,自适应多层快速多极子算法实现了阻抗积分的快速计算,通过采用射线传播法,远场近似和对称性计算法则使转移因子的计算效率大大提高,所有转移过程可由快速傅里叶变换计算完成。这种算法计算组合体散射时所需的计算时间和内存显著降低,且数值计算结果和实际测试结果吻合良好。     

快速多极子-边棱元混合算法分析三维非均匀各向异性复杂目标的电磁散射

本文发展了一种能有效分析非均匀各向异性复杂目标的电磁散射特性的三维快速算法;该算法在切向矢量有限元、即边棱元的基础上,采用近年来发展起来的快速多极子算法加速问题的求解,大大降低了计算复杂度,并减小了计算内存.计算实例表明了该方法的有效性和可靠性.     

精确稳定求解时域电场积分方程的一种新方法

时域电场、磁场和混合场积分方程已被广泛用来分析散射体的时域散射响应.基于适当的空间积分方法和隐式的时间步进算(MOT)法在求解时域磁场和混合场积分方程时总是稳定的,然而在求解TDEFIE时则是不稳定的.在本文中,时域电场积分方程的非奇异性积分采用标准的高斯求积法来计算;而利用参数坐标变换和极坐标变换将其奇异性积分转换成为可以分区域精确快速计算的非奇异性积分.通过数值实验表明,利用该方法可以非常精确稳定地求解时域电场积分方程,即使是在时间迭代后期也不必采用任何求平均的过程;另外,该方法可以用于任意时间基函数并可以推广到高阶空间基函数的情形.     

舰载天线辐射场的计算及分布特性研究

对舰载天线辐射场分布特性进行分析,是研究舰船电磁兼容性及工程建设的关键环节。为此,采用FEKO软件建立了舰船及天线的全尺寸仿真模型;基于多层快速多极子理论,给出了舰载天线辐射场的计算公式;以上述研究为基础,分别仿真计算了天线载体、天线频率及天线倾角对辐射场分布的影响规律。研究成果对提高舰载天线电磁兼容适应性具有一定的参考价值。     

求解场-路混合问题的时域积分方程法

研究了基于时域积分方程求解场-路混合问题的方法,其基础是“耦合电流”的思想,区域中的电路部分和电磁结构部分通过其连接处的耦合电流联系在一起,由此完善了传统的电流连续性方程.然后将TDIE方法与电路仿真方法——改进的节点分析法相结合,并通过广义基尔霍夫电压定律将电路中节点的电位与电磁结构上接口处的电位联系在一起.采用这种方法求解场-路混合问题,不需要生成端口模型,而直接求解场-路耦合方程.最后通过传输线算例证明了方法的正确性.     

适用于电磁混合源散射求解的新型积分方程数值方法

含腔导电目标电磁散射的混合场积分方程求解方法中,将出现电场积分方程算子和磁场积分方程算子同时作用于待求混合源的复杂情况,使计算复杂度大为提高.本文导出"均衡混合场积分方程"及其数值方法,使作用于电流和磁流的积分算子完全相同,大大简化了计算.均衡混合场积分方程与多层快速多极子方法(MLFMA)结合使用,可以方便地求解含腔导体目标的电磁散射.本文给出的数值实例充分证明了这一方法的高精度和高效率.     

精确快速计算时域积分方程中奇异性积分的新方法

该文首先利用参数坐标和广义Duffy坐标变换将时域电场积分方程(TDEFIE)的奇异性积分转换成非奇异性积分,然后根据时间基函数的特点将该积分转换成可以快速精确计算的分区域积分。数值计算实例表明,该方法可以大幅度提高求解TDEFIE的后时稳定性和解的精度,而不必采用任何求平均的过程。该方法适用于任意类型的时间基函数并可方便地推广到高阶曲面拟合和高阶空间基函数情形。     

An Efficient Hybrid Parabolic Equation – Integral Equation Method for the Analysis of Wave Propagation in Highly Complex Indoor Communication Environments

An efficient, full-wave computational technique to investigate the electromagnetic wave propagation within a complex building environment, resulting from contemporary indoor communication systems, is proposed. Unlike a standard ray-tracing technique, this new methodology is based on the parabolic wave equation (PE), appropriately modified to deal with the extremely wide-angle propagation cases, encountered in a typical wireless system of this kind. It is also successfully applied to model the field in the presence of walls, doors or other penetrable structures, taking into account the exact geometric configuration of the environment under consideration. Next, the PE technique is significantly enhanced by an integral equation formulation, in which the computed field in the interior of the walls and other obstacles is used as a secondary equivalent current source and a corrected version of the electromagnetic field is recalculated in the whole indoor environment. This combined approach has all the advantages of a full wave method, does not call for a highly dense mesh, and it also has moderate requirements of computational resources.     

时域积分方程MOT算法的推迟位时间卷积数值积分新方法

通过变量代换平滑三角形上推迟位（标量位函数和矢量位函数）并消除推迟矢量位旋度的奇异性,使得采用数值积分法就能够精确快速地计算任意正则时间基函数与推迟位函数及推迟矢量位旋度之间的时间卷积运算,可用于基于任意类型时间基函数的时域电场、时域磁场及其混合场积分方程时间步进（MOT ）算法。与时间卷积运算的解析法对比分析表明,该时间卷积数值积分方法能够精确快速地计算基于任意类型时间基函数和不同时间步长条件下时域积分方程MOT算法的阻抗矩阵元素;而具体的计算实例也表明,阻抗矩阵的精确计算显著地提升了时域积分方程MOT算法的后时稳定性和求解精度。     

使用改进的时域积分方程法计算导体目标的瞬态散射

本文推导了一种改进的时域积分方程(TDIE)方法,用于计算任意导体目标的瞬态电磁散射问题.采用隐式时间步进法,对典型导体目标包括尖劈板、立方体、导体球和球冠锥体进行了求解,得到了正确的瞬态响应结果,没有发现后期不稳定性现象.     

积分方程的多重网格解法及其在天线分析中的应用

本文将多重网格方法应用于积分方程，建立了Ｆｒｅｄｈｏｌｍ积分方程的多重网格解法，并将其应用于线天线的分析研究，对不同长度的线天线进行了数值分析，得到了较好的结果。数值实验表明，多重网格方法是一种十分有效的快速迭代方法，为分析大阵问题提供了一种新的数值方法     

基于单积分方程矩量法的海洋表面微波散射模拟

本文使用单积分方程矩量法,对风场驱动下的海洋表面微波散射进行数值模拟.海洋随机粗糙面用三角形贴片模型来拟合,核心算法是基于快速傅立叶变换技术的多层稀疏矩阵规范网格法.针对海水的高导电性,引入了局部化近似方法.数值结果验证了算法的正确性和计算效率,并对L波段的微波散射进行了计算分析.