电大尺寸开口腔体电磁散射特性的DDM/FEM-BIE混合法分析

该文将超松弛重叠及非重叠区域分裂法(DDM)与矢量有限元方法(EB-FEM)、边界积分方程(BIE)法相结合对三维电大尺寸开口腔体的电磁(EM)散射特性进行分析。通过DDM将原腔体分解成若干子腔体,在各子腔体内应用EB-FEM进行分析。腔体间应用矢量传输条件进行耦合,最终腔体内电场分布通过迭代获得。在原腔体口面,运用积分方程进行描述。在分析过程中,将传输条件和BIE统一成第三类边界条件形式。最后给出的数值结果验证了DDM/FEM-BIE混合方法分析腔体的电磁散射特性的精确性及高效性。     

电磁散射与辐射问题中的混合基函数矩量法

三维散射与辐射问题通常采用电场积分方程(EFIE)结合矩量法(MoM)求解，而基函数是决定矩量法精度和效率的重要因素。本文针对采用三角形网格剖分会引起未知元过多而采用四边形网格剖分会因为网格质量变差而影响计算精度的问题，提出一种基于三角形与四边形混合网格的混合基函数，应用于散射体RCS和天线阻抗特性计算。结果表明，相比于三角形剖分，混合基函数能够在减少未知元个数的同时获得较高的精度；另外也解决了基于单纯四边形网格的基函数在网格质量较差的情况下不能准确模拟表面电荷的问题。     

一款具有双方环结构的有源电路模拟吸波材料

简单阐述电路模拟吸波材料的吸波原理,提出使用CST电磁仿真软件,通过电抗加载的方式对有源电路模拟吸波材料进行分析的方法。设计一款具有双方环结构的有源电路模拟吸波材料,并使用该方法对其进行分析。仿真结果表明这款吸波材料具有良好的双频吸波特性,通过改变两个方环的加载电阻(即改变PIN管的偏置电流),可改变吸波材料的吸波频率。     

矩形波导E面不连续性的DDM/FEM分析

应用区域分解法(DDM)结合有限元法(FEM)分析矩形波导E面不连续性问题,将原求解区域分解为若干个非重叠的子域,在子域的虚拟边界上采用吸收虚拟边界条件,以保证相邻子域间的波传播。分别计算了矩形波导中加载双金属膜片和双介质柱时的散射系数,结果与有关文献一致。采用这种技术,大大地减少了对计算机内存的需求。     

复杂载体上Koch分形天线的矩量法分析

基于电场积分方程的矩量法(EFIE-MoM),利用线面结点基函数(w ire-surface basis function)研究复杂金属载体上Koch分形天线的电磁特性,完成了数值方法的理论建模和程序实现。首先通过几种金属载体上普通单极子天线算例验证了理论模型和计算程序,接着计算了几种复杂金属载体上Koch分形天线的输入阻抗和远场方向性曲线,并对计算结果作了分析。     

求解复杂载体天线辐射问题的近场预条件技术

提出了一种近场预条件技术与LDU分解法相结合的新技术,用于加速矩量法(MoM)分析复杂载体上线天线辐射问题中线性方程组的迭代求解.通过LDU分解可将系数矩阵中表示载体上单元相互作用的具有对角占优特性的子阵分离出来,构造一个矩阵分解形式的预条件阵.结合广义最小留数(GMRES)法,分别对装载在两个简单形体和一架大型飞机模型上的线天线的辐射问题进行了求解.数值结果表明,该方法可大大加快线性方程组迭代求解的收敛速度,提高分析计算效率.     

MLFMA/VIE-MoM大型矩阵方程的快速迭代求解方法

 本文针对体积分方程矩量法(VIE-MoM)分析三维非均匀介质电磁散射问题所导出的大型矩阵方程的求解问题, 基于多层快速极子技术(MLFMA)算法研究了快速近似迭代方法.提出了一种基于MLFMA分组方案对系数矩阵进行重组并提取强耦合元素的近场预条件器的构造方法,有效地提高了广义最小余量法(GMRES)的迭代收敛速度.提出了一种在迭代计算过程中的近似矩阵向量乘积方案,明显降低了单步计算过程中MLFMA远区耦合作用的计算时间.计算实例表明,采用本文的迭代加速技术可使计算速度提高3至5倍,有效地提高了VIE-MoM大型矩阵方程的迭代求解速度.     

细导线精确算法在改进的减缩时域有限差分法中的应用

Riku M.M.等提出的FDTD的亚网格细导线精确算法,可以对给定直径的金属导线的电磁特性作精确计算.本文证明了由该算法格式计算的细线周围的电磁场分量,可以直接用于改进减缩时域有限差分(R-FDTD)法计算.用这种亚网格细线精确算法与改进R-FDTD结合计算了一个由细线源激励的矩形金属外壳的源输出功率,所得结果与文献报道的实验数据吻合.该算法与采用标准细线亚网格算法的计算结果相比,计算精度有明显提高.     

非理想金属感性膜片的等效阻抗

矩形波导中感性膜片的传统分析都局限于理想金属膜片的情况,不能反映其导体损耗特性。本文应用直线法分析非理想导体所构成的薄感性膜片,其等效电抗和等效电阻能同时计算获得。文中给出了几种典型感性膜片等效阻抗的数值结果。作为一应用实例,分析了有耗双膜片通过式谐振腔的传输特性。     

基于非零散度关系的交替方向隐式减缩FDTD算法

该文证明了即使在无源区域,交替方向隐式时域有限差分法(ADI-FDTD)所给出的电磁场量不满足零散度关系,同时推导出了该散度关系的具体表达式。基于该非零散度关系,将不受Courant稳定条件限制的ADI-FDTD法和能节约最多达1/3内存的减缩时域有限差分(R-FDTD)法结合,提出了一种新的交替方向隐式减缩FDTD算法。该算法保留了ADI-FDTD能增大时间步长,缩短计算时间的优点,同时与ADI-FDTD相比节约了最多达1/3(三维)或2/5(二维)的内存。与基于零散度关系的ADI/R-FDTD相比,该算法避免了采用长时间步长计算时的发散现象。应用所提出的ADI/R-FDTD算法计算了二维自由空间波的传播及一维频率选择表面垂直入射的问题,计算结果与ADI-FDTD计算结果完全一致,验证了ADI/R-FDTD的正确性和有效性。