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(duì)電波傳播特性進(jìn)行預(yù)測的計(jì)算方法多種多樣。其中，拋物線方程方法能夠計(jì)算不規(guī)則地形及復(fù)雜大氣結(jié)構(gòu)條件下的電波傳播特性，即拋物線方程方法能夠較為準(zhǔn)確的解決復(fù)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(duì)電波傳播特性問題進(jìn)行了研究。
　　首先，對(duì)拋物線方程方法的基礎(chǔ)理論進(jìn)行了研究。從麥克斯韋方程出發(fā)，由波動(dòng)方程推導(dǎo)出了直角坐標(biāo)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(duì)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(jìn)行了詳細(xì)敘述，并在相應(yīng)的理論基礎(chǔ)上編程實(shí)現(xiàn)了拋物線方程的數(shù)值解。
　　其次，對(duì)大尺度不規(guī)則地形上的電波傳播問題進(jìn)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(jì)算結(jié)果反映出了利用分步傅里葉算法求解拋物線方程預(yù)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(jìn)分步傅里葉算法。該算法主要對(duì)傳統(tǒng)分步傅里葉算法采用的固定（等長）步

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