微带结构Sommerfeld 积分奇异性分析和表面波极点有效提取

提取表面波的DCIM能够准确计算无耗分层媒质中的空域格林函数。然而,多层媒质表面波极点的提取比较困难,并且此方法没有考虑侧面波在远区的作用。本文基于复变函数理论,严格分析了Sommerfeld积分极点和支点奇异性对远场的影响;将PSO(particle swarm optimization)与Newton-Raphson算法相结合,提出一种快速精确定位表面波极点的方法,并将其应用到提取表面波的三级DCIM,实现了分层媒质空域格林函数的准确计算。通过单层无耗介质和四层有耗介质微带结构空域格林函数的计算实例,证明了该方法的正确性和有效性。     

平面分层媒质空域Green函数快速计算(Ⅰ)

格林函数法是电磁场数值分析中的一种基本方法,平面分层媒质的空域格林函数通常表达成Sommer-feld积分形式。文中针对该问题快速求解的几种基本方法进行了系统分析,对各种分析方法进行了分类,根据研究进展情况,概述了传统离散复镜像法(DCIM)、二阶DCIM、增强型DCIM(EDCIM)、柱面波逼近和支割线积分以及其他方法,阐明了各种方法的优缺点;对计算得到的闭式Green函数在具体电磁散射与辐射计算中产生的误差控制、定阶、维数、媒质有耗问题进行了分析,给出了一种简便的有耗媒质DICM方法,数值计算结果显示文中方法的正确性。     

埋地三维复杂介质目标电磁散射特性分析

采用混合位积分方程（MPIE）和基于四面体元基函数的矩量法分析计算了埋地三维介质目标电磁散射问题,利用二级离散复镜像（DCIM）和广义函数束（GPOF）相结合的方法求解近场Sommerfeld积分,很好地解决了多层媒质中复杂目标电磁散射计算中的棘手问题,其方法简练、精确、高效,数值分析结果与有关文献吻合很好,证实了该方法的正确性和通用性。此外,该文还通过计算比较了不同观察点、不同目标埋地深度及介质参数的电磁散射特性。     

左手分层媒质微带天线的辐射特性研究

在推导左手分层媒质谱域并矢格林函数的基础上,分析得出了左手媒质谱域格林函数的慢收敛特性。为了将谱域格林函数转换到空域并对其进行准确的数值计算,根据左手媒质的特性,对传统的离散二级离散复镜像法提出一些改进,计算结果与变形路径的直接积分法吻合较好,验证了改进方法的正确性、精确性。运用此格林函数对一些不同参数的左手媒质微带天线辐射特性进行了全波分析,并得出它们主瓣宽度窄、低仰角等特点。     

平面多层媒质中格林函数求解与应用

介绍了平面分层媒质中适用于C类混合位积分方程（MPIE）的格林函数的精确计算方法。重点讨论了空域格林函数求解过程中的表面波精确提取问题。精确定位极点之后,采用围线积分法准确计算各极点处留数值。在提取表面波后,采用二级离散复镜像（DCIM）方法求解了一个两层结构的空域格林函数,并与文献值进行了对比,结果吻合良好。文章最后结合空域矩量法（MoM）求解了微带结构的散射参数,并与商业软件CST仿真值进行了对比,结果吻合良好。     

一种微带结构下空域格林函数的快速算法

使用二级近似的离散复镜像方法获得微带结构下的空域格林函数,避免了在原始的离散复镜像方法中必须提取准动态像和表面波项。该方法利用GPOF方法,大大提高了空域格林函数的计算效率。     

有耗半空间斜架对数周期天线的MPIE-MoM 分析

以平面分层媒质为物理模型,利用混合位积分方程(MPIE)结合矩量法(MoM)对有耗半空间斜架对数周期天线进行了严格的理论分析。推导了阻抗矩阵元素的计算公式,利用分层媒质中格林函数关于场点纵坐标连续的性质,将对标量位格林函数的微分运算转移到电流基函数上,有效降低了运算的奇异性,加快了计算速度,利用微波网络理论处理馈源问题,采用一种快速方法计算了远区辐射场,最后仿真计算了天线方向图,分析了地质参数对天线辐射特性的影响。研究结果表明,地质电导率值的变化对斜架LPDA 方向图的影响比较明显,而地质介电常数的变化对此天线方向图的影响较小。本文对有耗半空间上斜架对数周期天线辐射场的计算有一定的参考价值。     

海面散射复镜像算法的研究

针对海洋背景下目标电磁散射问题, 分析了离散复镜像法(Discrete Complex Image Method, DCIM)计算半空间问题索末菲积分时复镜像数目的选择方案, 以提高后续矩量法(Method of Moment, MoM)的求解效率.文中应用多级路径DCIM保证了计算精度和鲁棒性, 同时根据海洋的介电特性, 给出了一定空域距离和介电参数条件下, 以相同精度计算三个典型索末菲积分需要复镜像数目的最小值, 从而使阻抗矩阵的填充时间最小.数值结果证明了所给方案对MoM效率的提升.     

改进DCIM求解分层媒质中的格林函数

提出了一种改进的离散复镜像系数法(Discrete Complex Image Method, DCIM),以克服传统DCIM计算分层媒质的格林函数时,在远场距离上精度不够、需要提取准静态项或表面波项进行弥补的缺点.在改进DCIM中,参数估计采用了新的采样路径,并在新的路径上分段应用DCIM,在不提取准静态项和表面波项的前提下,提高了DCIM在较远场源距离上的精度.最后,数值算例验证了改进DCIM的正确性.     

离散复镜像法在海水极低频电磁波传播计算中的应用

该文利用并矢格林函数法求解海水中水平电偶极子辐射场的矢量位和标量位格林函数。将在高频领域获得广泛应用的离散复镜像法引入海水里极低频电磁波传播计算中。高频和极低频情况下的波数公式不同导致积分路径发生变化,该文提出了一条新的适用于极低频情况的积分路径。使用广义笔函数束法将被积函数表示成指数和的形式,使用二级离散复镜像法得到空气-海水-海床3层水平分层模型的空间域闭式格林函数。基于混合位积分方程对电场进行了计算。与软件FEKO和WHAM的结果比较说明离散复镜像法在极低频电磁波传播计算中是有效的,并且在远区比WHAM能更好地体现出电场的衰减趋势。