三維介質(zhì)結(jié)構(gòu)的積分方程方法研究及應(yīng)用.pdf

1、隨著電磁波工作頻率的不斷提高，介質(zhì)體越來(lái)越多的應(yīng)用在天線(xiàn)、電路設(shè)計(jì)以及隱身等方面，特別是當(dāng)電磁波的頻率達(dá)到可見(jiàn)光的頻率時(shí)，部分金屬（如金、銀）也表現(xiàn)為介質(zhì)的特性，并且會(huì)產(chǎn)生超衍射現(xiàn)象。三維復(fù)雜介質(zhì)結(jié)構(gòu)的精確電磁建模及計(jì)算顯得日益重要。本文基于積分方程方法，采用表面積分方程（surface Integral Equation簡(jiǎn)稱(chēng)SIE）PMCHW, JMCFIE等處理均勻介質(zhì)問(wèn)題，相對(duì)于體積分方程（VolumeIntegral Equat

2、ion簡(jiǎn)稱(chēng)VIE）可以大量地減少未知量。對(duì)于非均勻介質(zhì)結(jié)構(gòu)，則采用非共形體積分方程方法求解。傳統(tǒng)的基函數(shù)（如SWG基函數(shù)），定義基函數(shù)在公共邊或者公共面上，要求采用共形剖分，這就大大增加了幾何建模的難度。對(duì)此，本文研究了一種定義在單個(gè)剖分單元上的非共形體基函數(shù)技術(shù)，剖分十分靈活方便，這對(duì)于具有精細(xì)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜目標(biāo)具有重要應(yīng)用價(jià)值。
　　采用積分方程快速傅里葉變換（Integral Equation Fast Fourier Tran

3、sformation，簡(jiǎn)稱(chēng) IE-FFT）可以降低計(jì)算復(fù)雜度和內(nèi)存需求。對(duì)于精細(xì)結(jié)構(gòu)的計(jì)算可以有很好的效果。本文采用IE-FFT方法來(lái)加速非共形體積分方程的求解。
　　本文首先介紹了矩量法的基本原理，并介紹了SIE和VIE，采用三角形單元和四面體單元模擬目標(biāo)的幾何形狀，運(yùn)用加減奇異項(xiàng)處理奇異性，詳細(xì)介紹了加減奇異性的過(guò)程。
　　其次，研究了IE-FFT，介紹了其原理及具體實(shí)現(xiàn)的過(guò)程。
　　再次，對(duì)比了通用的幾種面積分方

4、程如JMCFIE、N-Muller、PMCHW的精度和迭代收斂性，并將PMCHW與IE-FFT方法結(jié)合。考察了PMCHW對(duì)近場(chǎng)計(jì)算的精度，并將其應(yīng)用到納米天線(xiàn)的仿真計(jì)算上，并且介紹了一種解決組合體的CRM方法。
　　另外，研究了非共形體積分方程方法，采用定義在單個(gè)體單元的基函數(shù)來(lái)離散電場(chǎng)，降低了幾何建模的難度，并將這種方法與積分方程快速傅里葉變換方法結(jié)合，加快了非共形體積分方程方法迭代求解的速度。進(jìn)一步地，發(fā)展了完全非共形體面混合