MoM-UTD混合方法和高階矩量法關(guān)鍵技術(shù)研究及其在電磁問題中的應(yīng)用.pdf

1、復(fù)雜電大系統(tǒng)的電磁兼容（Electromagnetic Compatibility， EMC）問題一直是國際上關(guān)注的熱點問題之一。本文主要針對如何準確快速的處理復(fù)雜電大結(jié)構(gòu)以及天線間的隔離度問題進行深入的研究，建立了比較完備的隔離度理論，并采用矩量法——一致性幾何繞射理論（Method of Moments—Uniform Theory of Diffraction，MoM—UTD）混合方法結(jié)合阻抗矩陣插值技術(shù)，快速準確的分析了機載平臺

2、天線間的隔離度問題。在此基礎(chǔ)上，圍繞該如何處理復(fù)雜電大結(jié)構(gòu)的目標(biāo)，進一步探索了新的電磁計算方法——高階矩量法（Higher—Order MoM），并且提出了高階矩量法和UTD混合方法（Higher—Order MoM—UTD），以適應(yīng)計算規(guī)模更大、精度更高、速度更快的要求。本文的主要工作和創(chuàng)新成果可以概括為： 1．深入研究了天線間隔離度的傳統(tǒng)定義和實際測量方法，指出了目前天線間隔離度定義的缺陷以及測量值的不可靠性；在詳細分析了天

3、線的各種不同工作狀態(tài)的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)的提出了天線間的任意隔離度、理想隔離度和實際隔離度幾個新的定義；給出了一種簡單實用的隔離度預(yù)測研究方法，即：根據(jù)天線間實際隔離度的定義，只需知道輸入、輸出駐波比指標(biāo)而不必知道具體的匹配網(wǎng)絡(luò)就能給出天線在有匹配網(wǎng)絡(luò)的實際工作狀態(tài)下隔離度的最好和最壞值，解決了在不知道匹配網(wǎng)絡(luò)具體結(jié)構(gòu)的情況下，很難預(yù)測實際工作狀態(tài)下天線間隔離度的問題。 2．對機載平臺采用平板、圓柱和圓錐建模，將MoM—UTD混合方法

4、應(yīng)用于機載平臺天線間隔離度的分析。對天線使用矩量法脈沖基點選配進行分析，可以很方便的得到天線的端口特性，用UTD處理復(fù)雜電大的機載平臺對天線的影響。有效克服了分析電大問題普遍遇到的計算機內(nèi)存不足的瓶頸，很好地解決了實際工程問題。 3．射線尋跡是UTD方法的基礎(chǔ)。本文對于機載平臺的射線尋跡，一階射線全部解析實現(xiàn)，主要的二階射線解析實現(xiàn)，無論計算精度和速度都是傳統(tǒng)的數(shù)值搜索的射線尋跡方法無法相比的。 4．計算時間問題一直倍受

5、關(guān)注。為了減少用MoM—UTD混合方法分析機載平臺天線間隔離度的頻率特性的計算時間，本文將阻抗矩陣插值方法引入MoM—UTD混合方法，在整個頻帶內(nèi)只計算有限幾個采樣頻點的阻抗矩陣，其它頻率的阻抗矩陣通過對矩陣元素的實部和虛部分別進行三次樣條插值得到。插值技術(shù)的引入在保證了計算結(jié)果正確的基礎(chǔ)上．大大減少了計算量，縮短了計算時間，使MoM—UTD混合方法能夠更為快速而有效的分析機載平臺天線間隔離度的頻率特性。 5．建模是MoM計算中

6、十分關(guān)鍵的一環(huán)，它直接關(guān)系到計算的準確性。本文通過對FEMAP生成的網(wǎng)格數(shù)據(jù)進行二次開發(fā)，提取得到了Higher—Order MoM所需的四邊形網(wǎng)格，實現(xiàn)對任意模型的剖分。 6．針對高階矩量法阻抗矩陣填充時間很長的問題，從阻抗矩陣元素本身的性質(zhì)和積分計算過程入手，提出了應(yīng)用阻抗矩陣對稱性和積分表方法兩種加快阻抗矩陣填充的手段。前者使計算矩陣元素的數(shù)目減少將近一半，后者則避免了大量的重復(fù)計算。這兩種方法對于減少計算量，加快阻抗矩陣