基于特征基函數(shù)的高效算法及其在電磁散射中的應(yīng)用.pdf

1、隨著航空、航天、航海等電子技術(shù)的發(fā)展，在雷達目標隱身和反隱身技術(shù)、雷達目標特征分析以及現(xiàn)代電子系統(tǒng)中的電磁兼容性等領(lǐng)域經(jīng)常需要對一些具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的三維目標體做電磁建模，并力求精準且快速的分析結(jié)果，這一需求也成為了計算電磁學(xué)領(lǐng)域的研究熱點。本文在此背景下對計算電磁學(xué)中的一個分支進行了研究，以表面積分方程為理論基礎(chǔ)，通過矩量法的求解方式，提出了一種新的計算方法——自適應(yīng)修正特征基函數(shù)法。整篇文章緊緊圍繞這一新的方法，研究該方法的加速技術(shù)以及

2、對不同類型目標體電磁散射分析的適應(yīng)性，最終的目的是通過開發(fā)通用的電磁計算程序來切實可行的解決電磁工程中復(fù)雜的電磁目標特性。本文中，對該方法的研究主要分為兩大部分，第一部分是方法本身的研究，包括方法的提出，加速技術(shù)等，第二部分是方法的拓展，包括將自適應(yīng)修正特征基函數(shù)法應(yīng)用到均勻介質(zhì)體、介質(zhì)與理想導(dǎo)體混合體的電磁散射研究中，并詳細討論了該方法在windows環(huán)境下的并行實現(xiàn)等。 在第一部分中，首先提出了一種新的計算方法——自適應(yīng)修正

3、特征基函數(shù)法（AMCBFM），該方法對目標體的阻抗矩陣進行分塊，通過等效電流或者磁流系數(shù)的自適應(yīng)修正技術(shù)，克服了已有方法中對基函數(shù)階數(shù)的選取不能自由控制的缺點，采用一種簡單的電流誤差判斷方式方便快捷地控制計算精度。并討論了不同參數(shù)，包括分塊數(shù)目、基函數(shù)階數(shù)等對計算效率的影響，找出了較為合適的取值，數(shù)值結(jié)果表明本方法具有較高的計算效率。在此基礎(chǔ)上，將基于Dual-MGS的QR分解技術(shù)與AMCBFM結(jié)合，通過判斷塊間互阻抗矩陣的數(shù)值秩來確定

4、是否進一步計算其他塊間互阻抗矩陣，大大降低了內(nèi)存需求，提高了計算速度。同時，將基于MBPE的有理函數(shù)插值技術(shù)與AMCBFM結(jié)合，成功的應(yīng)用到了電大尺寸目標體的單站RCS求解以及寬帶特性研究中，討論了部分參數(shù)比如第三采樣點、精度誤差、分段采樣等對計算效率的影響，數(shù)值結(jié)果表明采用該插值方法后，所需要的采樣點數(shù)目大大減少。 在第二部分中，主要圍繞AMCBFM進行拓展研究。首先簡單介紹了適用于均勻介質(zhì)體的PMCHW方程組，該方程組基于場

5、等效性原理和表面積分方程。與AMCBFM結(jié)合，用來分析均勻介質(zhì)體的電磁散射，討論了塊間重疊區(qū)域、基函數(shù)階數(shù)的選取等對計算效率的影響。建立了用于介質(zhì)與理想導(dǎo)體混合體的表面積分方程組EFIE-PMCHW，與AMCBFM結(jié)合，分析了完全涂敷介質(zhì)的理想導(dǎo)體，部分涂敷介質(zhì)的理想導(dǎo)體等目標體的電磁散射問題，討論了介質(zhì)厚度，介電常數(shù)等參數(shù)對計算效率的影響，通過分析微帶天線、微帶天線陣等目標體的電磁散射進一步驗證了方法的正確性和高效性。最后，在wind