復(fù)雜三維目標(biāo)電磁建模的新型積分方程方法研究.pdf

1、復(fù)雜目標(biāo)電磁散射問題的研究長(zhǎng)期以來廣受關(guān)注，本文研究了一類新型積分方程方法，可以在保證精度的情況下快速求解復(fù)雜目標(biāo)的電磁散射問題，包括開放體與閉合體金屬目標(biāo)、金屬介質(zhì)復(fù)合目標(biāo)、涂敷目標(biāo)等。這種方法與多層快速多極子方法結(jié)合能夠進(jìn)一步提高求解電大復(fù)雜目標(biāo)的效率。 首先，本文介紹了電磁建模的積分方程方法，比較各種傳統(tǒng)積分方程方法的不同，并重點(diǎn)介紹了積分方程的求解方法-矩量法，以及適用于矩量法的快速算法-多層快速多極子方法。另外，將一種

2、新型的積分方程-改進(jìn)的電場(chǎng)積分方程方法的原理進(jìn)行了介紹，并引用文獻(xiàn)闡明了這種方法的計(jì)算效率以及優(yōu)勢(shì)。 接著，研究了開放體與閉合體金屬目標(biāo)的電磁散射建模的積分方程方法。分析了國(guó)外針對(duì)此類目標(biāo)的一種新型的積分方程方法，并實(shí)現(xiàn)了該方法。這種方法避免了直接應(yīng)用傳統(tǒng)的電場(chǎng)積分方程方法而造成的矩陣條件數(shù)較差的情況，加入了條件數(shù)較好的混合場(chǎng)積分方程從而改善了整個(gè)方程的性態(tài)。接著運(yùn)用改進(jìn)的電場(chǎng)積分方程以及一種擴(kuò)展的混合的場(chǎng)積分方程方法分析了此類

3、結(jié)構(gòu)的目標(biāo)。在此基礎(chǔ)上，分別應(yīng)用這幾種不同的方法比較了開放體與閉合體復(fù)合目標(biāo)在電磁建模中的計(jì)算效率，從而盡可能的發(fā)揮各種積分方程方法的優(yōu)勢(shì)來高效的求解此類復(fù)雜目標(biāo)的電磁特性。 其次，本文將改進(jìn)的電場(chǎng)積分方程應(yīng)用于金屬介質(zhì)復(fù)合目標(biāo)的計(jì)算中。在初值選取的處理上，本文提出了兩種新的方法來實(shí)現(xiàn)。一種是波恩近似型的初值，另外一種為數(shù)值型的初值。這兩種初值在應(yīng)用于金屬與介質(zhì)復(fù)合目標(biāo)的計(jì)算中都取得了比傳統(tǒng)的電場(chǎng)積分方程方法更好的計(jì)算效率。

4、 再次，對(duì)于涂敷目標(biāo)的電磁建模，在一種新型的表面積分方程的基礎(chǔ)上同樣實(shí)現(xiàn)了改進(jìn)的電場(chǎng)積分方程的應(yīng)用。這種方法在減少了目標(biāo)計(jì)算量的同時(shí)加速了矩陣方程的求解效率，從而使得對(duì)于涂敷目標(biāo)問題的求解更具高效性。 最后，本文還繼續(xù)研究了一種改善積分方程求解速度的正則化的電場(chǎng)積分方程形式，并證明了該方法在運(yùn)用一定的求解器時(shí)具有更高的計(jì)算效率。另外，在積分方程方法的預(yù)條件研究方面，將塊對(duì)角預(yù)條件矩陣元素進(jìn)行了一定的擴(kuò)充，形成了一種擴(kuò)展的塊對(duì)