三维导体介质复合结构电磁辐射与散射的MLFMA分析

利用多层快速多极子方法(MLFMA)分析三维导体介质复合结构的电磁辐射与散射特性.根据等效原理,介质表面构造Poggio-Miller-Chang-Harrington-Wu(PMCHW)方程,导体表面建立电场积分方程(EFIE).分析了含介质目标MLFMA算法中远区组矩阵矢量相乘运算以及有耗媒质空间中格林函数的平面波展开.利用该方法研究了涂敷目标电磁散射特性以及天线罩对直线阵天线辐射特性的影响.MLFMA的应用降低了计算量和存储量,实现了对电大尺寸目标快速、准确的求解.     

导体介质组合体电磁分析的建模与计算

为提高导体介质复合目标电磁散射分析的效率,采用一类新的表面混合场积分方程进行求解,该方程通过伽略金方法建立的阻抗矩阵具有良好的条件数.分析了多区域连接边上的电磁流分布和基函数的定义,然后根据边界条件推导了广义EFIE-CFIE-JMCFIE方程形式,最后比较了不同积分方程建立阻抗矩阵的收敛性.数值算例表明该方法能明显提高计算效率,实现导体介质复合目标电磁散射分析快速、准确的求解.     

混合ACA和MLFMA方法计算复合目标电磁散射

采用矩量法(MoM)计算电大尺寸的复合目标的电磁散射。为了能够高效快速地计算电大尺寸三维复合目标的电磁散射,提出一种新的混合方法,将自适应交叉近似(ACA)算法和多层快速多级子(MLFMA)算法相结合,共同加速矩量法的计算。其中,MLFMA用于加速目标与自身的作用,ACA用于加速目标与其他目标的相互作用。提出的混合算法在计算复合目标电磁散射时,可降低运算存储,缩短阻抗矩阵填充时间,并且能够加快矩阵矢量乘,且不影响计算精确度。数值算例表明,所提快速算法能够在保证电磁散射计算精确度前提下,比传统方法更高效。     

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.     

用时域积分方程法计算介质目标的电磁散射

本文应用时域积分方程法计算介质目标的散射场，并以球体和带球帽的圆柱体为例给出了沿轴向入射平面波的电磁散射结果，与实际测试结果非常一致，值得指出的是，虽然本文给出的介质目标具有平面对称性，但该方法适用于任意形状的目标。     

导体-介质组合体散射分析两种积分方程法比较

采用耦合积分方程和单积分方程两种方法,分析了三维导体-介质组合体目标的电磁散射问题.与传统的耦合积分方程法相比,单积分方程法使介质体表面的未知量数目减少一半,并且能获得更快的迭代解.讨论了导体-介质交界线上RWG基函数的正确处理问题.对介质锥-导体柱组合体、导体-介质组合球和某导弹模型的雷达截面(RCS)进行了计算和比较,验证了两种积分方程方法的正确性,且数值结果表明单积分方程法更加有效.     

任意形状导体介质混合目标的瞬态电磁散射特性分析

通过建立自由空间内多个导体介质混合目标的理论模型,根据电磁场等效原理和边界条件,建立了求解任意形状导体介质混合目标散射特性的时域电场积分方程(TDEFIE).导出了TDEFIE的时间步进算法(MOT)矩阵方程,并应用基于隐式MOT算法的TDEFIE对任意形状导体介质混合目标进行了瞬态分析,其数值结果说明了该算法的有效性.     

MLFMA/VIE矩量法快速分析介质天线罩的电磁性能

采用体积积分方程矩量法(VIE-MoM)结合多层快速多极子算法(MLFMA)解决任意形状多层非均匀介质天线罩电磁性能的快速精确分析问题.首先借助三维CAD软件几何建模技术及网格离散技术,建立了介质天线罩的实体模型并用四面体单元离散,接着利用MLFMA/VIE-MoM在介质区域内建立矩阵方程,计算出天线罩罩体区域的体极化电流,最终得到在罩体影响下的天线的远场辐射特性和功率传输效率.数值结果表明,采用VIE-MoM结合MLFMA来分析复杂结构介质天线罩电磁性能可明显节省内存需求,提高计算效率和计算精度.     

介质涂敷电大尺寸导体柱电磁散射特性的有限元—快速多极混合？…

采用有限元－快速多极混合算法分析了介质涂层电大尺寸导体柱的电北散射特性。与有限元－矩量法相比,快速多极算法将计算复度从Ｏ（Ｎ＾２）降低到Ｏ（Ｎ＾１．５）,大大加快计算速度,减少存储量。计算表明该混合算法对电大复杂涂敷目标电磁我伯分析是灵活而有效的。     

MLFMA分析复杂载体平台上天线问题

该文分析了导体介质复合结构平台上线天线的辐射问题。利用等效原理建立EFIE-PMCHW表面积分方程组,定义线、面和连接基函数描述复杂结构上电流分布,分析了导体介质分界面处基函数的处理;利用多层快速多极子方法(MLFMA)加速迭代求解过程中的矩阵矢量相乘运算,并用于有耗媒质求解。MLFMA的运用极大地提高了求解实际电大问题的能力。数值计算结果验证了方法的正确性和高效性。     

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.     

一种多层不完全LU分解预处理方法 在合元极技术中的应用

本文将一种多层不完全LU分解预处理方法应用于合元极技术(即混合有限元、边界元、快速多极子技术).理论和数值实验表明,此种预处理方法能大大减少合元极技术的内存需求,同时兼有极高的计算效率.本文首先给出此种预处理方法的构造方式和实施步骤,接着对此种预处理方法在合元极技术中的数值性能进行了理论和数值实验的分析研究;最后,本文计算了几种电大尺寸复杂目标的散射,以展示应用了此种预处理方法的合元极技术的计算能力.     

Calculation and Optimization of 3D Waveguiding System with Help of Integral Equation Method

For 3d waveguiding system calculations we used the Electric Field Integral Equation (EFIE) model, applied to infinitely thin, perfectly conducting waveguide surfaces. The solution represents induced current, from which the field in the device is obtained. With the help of this method an asymmetric mode converter TE01-TE11 was simulated and optimized for maximum efficiency. We have also studied a helically corrugated structure, which is used in pulse compressors, and analyzed the structures dispersion curves and compared it with measurement results.     

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.     

基于TDIE精确求解导体面与线天线结合问题

在求解导体面与线天线连接问题中,使用细金属带来模拟细金属导线,把线-面连接问题转换为面-面连接问题,当场点与源点相距很近甚至重合时,阻抗矩阵元素的计算会出现奇异性,推导了一种奇异项解析求解的计算方法。该方法通过坐标轴的平移和旋转,将问题由三维直角坐标系转换到二维极坐标系,解析计算出中间结果后,再通过坐标变换得到原问题中的结果。数值结果表明了改进方法的精确性和有效性。