积分方程平面反射阵电磁建模技术

针对基于空间功率合成的空馈平面反射阵(FLAPS)型高功率微波辐射器的高效率电磁仿真需求,应用积分方程方法结合多尺度混合电磁建模技术MLFMA-MLACE进行问题的电磁建模及求解,主要过程包括：针对设计模型进行多尺度几何建模;在宏观层面采用多层快速多极子加速矩矢相乘;在微观层面采用多层笛卡尔展开加速求解。结合W波段的FLAPS初步模型,利用传统多层快速多极子技术（MLFMA）进行了精度验证,对于混合方法在仿真中的适用性、模型等效处理程度的影响以及计算成本等进行了分析。结果表明,该方法在内存及计算时间方面显著地提高了效率,论文还对后续改进方向进行了讨论。     

积分方程平面反射阵电磁建模技术北大核心CSCD

针对基于空间功率合成的空馈平面反射阵(FLAPS)型高功率微波辐射器的高效率电磁仿真需求,应用积分方程方法结合多尺度混合电磁建模技术MLFMA-MLACE进行问题的电磁建模及求解,主要过程包括:针对设计模型进行多尺度几何建模;在宏观层面采用多层快速多极子加速矩矢相乘;在微观层面采用多层笛卡尔展开加速求解。结合W波段的FLAPS初步模型,利用传统多层快速多极子技术(MLFMA)进行了精度验证,对于混合方法在仿真中的适用性、模型等效处理程度的影响以及计算成本等进行了分析。结果表明,该方法在内存及计算时间方面显著地提高了效率,论文还对后续改进方向进行了讨论。     

快速计算地面上车辆目标的电磁散射特性

为快速计算地面上车辆目标的电磁散射特性,实现适用于半空间环境的多层快速多极子方法.对于近区项,利用严格的半空间并矢格林函数进行计算;对于远区项,首先将半空间格林函数分解为直射项和反射项,然后采用实镜像方法计算反射项.方法物理概念清晰,与目前常用的离散复镜像方法相比,具有良好的收敛性和稳定性,大大降低计算时间和内存需求.实例计算并分析地面上汽车模型的电磁散射特性.     

有耗半空间上方导体目标电磁散射的多层快速多极子算法

提出基于高阶拟合的多层快速多极子算法,用于分析有耗半空间上方导体目标的电磁散射.采用高阶拟合方法将远区相互作用单元的半空间空域格林函数用级数表示,对高阶拟合项作加法定理展开,进而应用多层快速多极子算法.该方法具有分组小,内存需求低,易于实现的优点.用数值算例验证其正确性与有效性.     

一种机载通信天线设计与实现

针对某型飞机研制要求,设计了一种基于四分之一波长平面单极子的机载通信天线,重点阐述了天线辐射体设计、匹配网络设计和闪电防护设计等内容。通过地面测试和装机试飞验证,表明了该机载通信天线性能良好,完全能够取代现役英国37R-2型通信天线。     

MLFMA用于三维电大复杂腔体电磁散射特性的快速计算

基于迭代物理光学法的多层快速多极子算法可高效、快速求解电大腔体的散射特性,给出混合算法的迭代公式.对工程上常见的弯曲较缓慢的S弯腔体,通过合适的分段结构化分组,避免两组之间存在的部分面元遮挡的情况,应用广义互易积分处理带有复杂终端的腔体.数值计算结果表明,所用方法准确并能极大地提高计算速度.     

多层快速多极子算法中的两步插值技术

多层快速多极子算法(MLFMA)在快速多极子算法(FMM)的基础上按多层聚集、层间转移和多层扩散的思路以达到优化矩阵向量积的运算的目的,其中多层聚集和多层扩散过程,随着层数递增,角谱积分采样点数逐层递增,为了快速计算角谱积分,需要采用插值技术和反插值技术以提高计算效率.应用两步插值技术替代传统的单步插值技术,大幅提高了多层快速多极子层间插值反插值操作的计算效率,对于应用普通个人计算机求解特大电大尺寸问题,具有重要意义.     

军用光电设备电磁兼容性研究

电磁兼容性是军用光电设备设计中必须首先考虑的重要问题.电磁兼容设计的目的就是使所设计的光电设备适应所处的电磁场环境,并与在同环境中工作的其他电子设备兼容,既不产生也不受到电磁干扰的影响.介绍了典型的电磁兼容性设计计算,重点讨论了军用光电设备的干扰与抑制干扰方法,以及主要的电磁兼容措施.     

具有高隔离度的双陷波超宽带多入多出天线

提出了一款具有高隔离度的双陷波超宽带多入多出（UWB MIMO）天线。该天线由两个相同的半切超宽带天线单元倒置构成。通过在天线底板刻蚀栅栏型缺陷地解耦结构,使该MIMO天线的隔离度提高至25 dB。此外,在天线半圆形辐射贴片上刻蚀两个方向相反的“L”型缝隙,实现了双陷波的功能,分别抑制了802.16无线城域网WiMAX（3.2～3.7 GHz）和WLAN（5.15～5.85 GHz）信号对天线系统的干扰。实验结果表明,该天线在3～11 GHz工作带宽内的隔离度大于25 dB,包络相关系数（ECC）小于0.004;第一个陷波频段为3.0～3.7 GHz,第二个陷波频段为5.1～5.85 GHz,有效抑制了WiMAX和WLAN的信号干扰。     

基于试验结果的电磁兼容性量化表征技术研究

以装备电磁兼容性量化需求出发,根据电磁兼容试验数据的特点,将试验结果分为EMI类和EMS两种类型进行分析,提出了EMI和EMS两类试验结果量化表征方法并构建了数学模型。针对EMI类试验数据特点,通过超标数据占比和超标特征两个维度完成了EMI数据的量化表征模型构建;针对EMS类试验结果仅为定性描述这一特点,结合试验过程中的敏感现象,从干扰源及敏感频段两个维度进行量化表征模型构建,通过软件实现了相关量化模型,并通过试验结果量化算例予以验证。以试验结果开展的量化表征研究工作,获得了试验项目的数学量化模型,实现了基于国军标试验标准的电磁兼容试验结果量化表征。     

RCS测试中的低散射载体设计及仿真分析

在雷达散射截面（RCS）测试中,低散射载体的设计结果取决于被测目标的RCS量级。为进行细节性隐身设计,获得台阶与缝隙排除载体干扰后的RCS水平,提出一种在台阶与缝隙RCS测试中的低散射载体设计方法。采用多层快速多极子算法,对低散射载体相邻曲面连接方式、台阶与缝隙在载体上的位置、前缘尖削度、倒圆半径对散射特性的影响进行了仿真分析。仿真结果表明,控制载体表面曲率的变化、加大前缘尖削度、减小拼接曲面倒圆半径能有效降低载体前向散射水平,由于载体曲面一侧的散射水平低于平面一侧散射水平,台阶与缝隙特征应位于曲面上。对RCS测试中低散射载体设计具有指导意义。     

Numerical Simulation of Antennas with Improved Integral Equation Method

Simulating antennas around a conducting object is a challenge task in computational electromagnetism, which is concerned with the behaviour of electromagnetic fields. To analyze this model efficiently, an improved integral equation-fast Fourier transform (IE-FFT) algorithm is presented in this paper. The proposed scheme employs two Cartesian grids with different size and location to enclose the antenna and the other object, respectively. On the one hand, IE-FFT technique is used to store matrix in a sparse form and accelerate the matrix-vector multiplication for each sub-domain independently. On the other hand, the mutual interaction between sub-domains is taken as the additional exciting voltage in each matrix equation. By updating integral equations several times, the whole electromagnetic system can achieve a stable status. Finally, the validity of the presented method is verified through the analysis of typical antennas in the presence of a conducting object.     

有限厚大孔径光电导天线产生的太赫兹辐射远场时域特性分析

采用电流起伏模型,分析了有限厚大孔径光电导天线产生太赫兹脉冲的远场时域特性.模型在包含有限载流子寿命、瞬变载流子迁移率等影响因素的基础上,考虑了激发光脉冲在光电导材料中的时间延迟和吸收衰减,使模型更加趋近于反映真实的物理过程.根据模型分析了光通量、有限载流子寿命和瞬变载流子迁移率,以及光电导材料厚度变化对THz远场时域波形的影响, 并对比分析了考虑光电导材料厚度与不考虑厚度时太赫兹脉冲的时域波形.     

基于USB总线的机载多脉冲激光雷达产品测试系统研制

针对现有的机载激光雷达产品测试系统不能模拟特定信噪比,且系统使用复杂的问题,开发了基于USB总线的机载多脉冲激光雷达产品测试系统;测控软件可以设定信噪比、脉冲幅值、脉冲周期等参数,并根据静态测距和动态测距的实际需要,生成静态和动态模拟数据;另外,测试系统还能够采集外场数据,并在测控计算机上存储和分析;采集和生成的数据经过USB总线发送给基于FPGA+高速D/A转换器架构的数据转换器,再输出给激光雷达产品,保证了数据传输的高速性和灵活性;经过测试表明,信噪比在3~9的情况下,产生回波信号的距离误差控制在1%以内,信号幅值误差控制在0.5%以内;测试系统的各项指标都满足实际需要,为激光雷达产品调试提供了良好的模拟仿真平台。     

大功率TEA CO2激光系统的电磁兼容设计

大功率TEA CO2激光系统工作时产生的强电磁干扰主要来源于激光主放电回路、脉冲火花开关和电源。这种强电磁脉冲干扰对激光系统内部及相关外部设备的电子系统具有很大的干扰和破坏作用。对大功率TEA CO2激光系统的电磁干扰进行了分析计算,在此基础上对大功率TEA CO2激光系统进行了EMC设计。硬件设计手段分别采用了对电磁干扰源和控制子系统进行屏蔽、系统合理布局与布线、滤波隔离,软件采用了数据冗余纠错、冗余化操作和数据鉴别等抑噪和纠错技术,有效地抑制了干扰电磁波在系统内外的传播,解决了大功率TEA CO2激光系统EMC问题。结果表明,对电磁干扰源和控制子系统进行屏蔽,系统合理布局与布线、滤波隔离等措施,是抑制电磁干扰,保证激光控制子系统硬件不受损坏的主要手段。软件抗干扰,是硬件抑制电磁干扰措施的补充和延伸,能使激光系统具有很高的可靠性。     

复杂色散介质电磁特性分析的扩展Newmark-FDTD方法

基于有限元中的Newmark算法,提出一种新的色散介质时域有限差分（FDTD）方法,称为扩展Newmark-FDTD方法,它不仅可以用统一的方式处理Debye、Drude、Lorentz等常见色散介质问题,还可以统一处理修正Lorentz、二阶复有理函数等新的色散模型及其混合模型问题,且具有更高的计算精度和较好的稳定性.最后,通过算例对该算法的有效性进行验证.