階數(shù)步進時域積分方程方法快速分析電磁散射.pdf

1、軍事和民用技術(shù)不斷發(fā)展,迫切要求穩(wěn)定、準確、快速地分析目標的瞬態(tài)或?qū)掝l帶電磁散射特性。時域分析相比頻域分析,具有一次仿真再通過傅立葉變換可獲得寬頻帶信息及可直觀研究某時刻物理現(xiàn)象的優(yōu)點。但時域方法的計算資源消耗巨大,因而長期以來頻域方法在理論研究、工程實踐中占據(jù)主要地位。隨著計算機軟硬件技術(shù)的飛速發(fā)展以及全波快速分析方法的不斷改進,使得在單臺個人計算機上分析目標的瞬態(tài)電磁散射特性成為可能。本論文系統(tǒng)研究了分析瞬態(tài)電磁散射特性的階數(shù)步進時

2、域積分方程方法,該方法使用加權(quán)Laguerre多項式作為全域時間基函數(shù),可以獲得晚時無條件穩(wěn)定的解。研究內(nèi)容涉及曲面空間基函數(shù)、低秩類快速方法、矩陣尺寸縮減技術(shù)和體一面積分方程方法等,。曲面RWG基函數(shù)所基于的曲面三角形單元及參數(shù)二次曲面屬于高階單元,能更好地擬合目標表面的曲面特性。對同一曲面目標,所需的曲面單元數(shù)目比平面單元要少很多,因此具有更少的未知量。本論文使用曲面RWG基函數(shù),減少了階數(shù)步進時域積分方程方法的未知量、內(nèi)存需求和計

3、算時間。UV方法將一個低秩矩陣近似表示成兩個小矩陣U和V的乘積,故而得名。UV方法不依賴于積分核,不需對格林函數(shù)做加法定理展開。本論文利用UV方法來壓縮反映遠場作用的阻抗矩陣,減少階數(shù)步進時域積分方程方法的內(nèi)存需求和迭代求解中的矩陣矢量乘法時間,穩(wěn)定、準確、快速地分析導(dǎo)體目標的瞬態(tài)電磁散射特性。
　　 本文對頻域中的特征基函數(shù)法這一矩陣尺寸縮減技術(shù)進行研究,結(jié)合物理光學法、球諧函數(shù)展開一多層快速多極子技術(shù)準確、高效地分析目標的電

4、磁散射特性。在此基礎(chǔ)上,將矩陣尺寸縮減的思想引入階數(shù)步進時域積分方程方法,提出了聚合基函數(shù)方法,極大減少了矩陣存儲和內(nèi)存需求。聚合基函數(shù)是加權(quán)Laguerre多項式和RWG基函數(shù)(時間和空間基函數(shù))的聚合,定義在整個目標表面,且在階數(shù)步進的各階上均有效。聚合基函數(shù)的自作用和互作用仍通過低層級的時間和空間基函數(shù)來計算。在構(gòu)造聚合基函數(shù)時需要給定多個右邊向量(采樣激勵),再多次求解矩陣方程。由于多右邊向量具有線性相關(guān)性,對其組成的矩陣做奇異