拋物線方程法求解電波傳播問題快速算法研究.pdf

1、目前，對電波傳播特性進行預測的計算方法多種多樣。其中，拋物線方程方法能夠計算不規(guī)則地形及復雜大氣結構條件下的電波傳播特性，即拋物線方程方法能夠較為準確的解決復雜電磁環(huán)境下的電波傳播問題，因此在電波傳播問題的研究中得到了普遍的重視。本文主要基于拋物線方程方法對電波傳播特性問題進行了研究。
　　首先，對拋物線方程方法的基礎理論進行了研究。從麥克斯韋方程出發(fā)，由波動方程推導出了直角坐標系下的拋物線方程，介紹了求解拋物線方程的兩種常用數(shù)值

2、算法，即有限差分法和分步傅里葉算法。對求解拋物線方程的數(shù)值算法所需要的初始場、邊界條件進行了詳細敘述，并在相應的理論基礎上編程實現(xiàn)了拋物線方程的數(shù)值解。
　　其次，對大尺度不規(guī)則地形上的電波傳播問題進行了研究。詳述了如何利用地形遮蔽模型處理障礙物邊界，計算結果反映出了利用分步傅里葉算法求解拋物線方程預測大尺度不規(guī)則地形上的電波傳播特性。
　　再次，提出了變步進分步傅里葉算法。該算法主要對傳統(tǒng)分步傅里葉算法采用的固定（等長）步

3、進方式進行了改進，針對平坦地形場強變化平緩，復雜地形場強變化劇烈的特點，把固定等步進值改為變步進，即平坦地形大步進，復雜地形小步進（保證網(wǎng)格分辨率），在保證計算精度的條件下，有效縮短計算時間，減小計算機占用內存。本文給出了兩種不規(guī)則地形的算例，在相同的計算機配置條件下，算例一步進數(shù)減小了約55％，計算時間縮短約51%；算例二步進數(shù)減小了約40%，計算時間縮短約32%，計算結果表明，利用變步進分步傅里葉算法求解電波傳播問題可以提高計算效率