基于拋物線方程的電磁散射與傳播問題的研究.pdf

1、拋物線方程(PE)是波動(dòng)方程的一種近似形式，它假設(shè)電磁波能量在沿著拋物線軸向的錐形區(qū)域內(nèi)傳播。初期該方法主要用來處理比較復(fù)雜的聲波的傳播問題和光學(xué)等方面的問題。目前，拋物線方程算法作為電磁計(jì)算中的一種數(shù)值方法，正逐步成為聯(lián)系嚴(yán)格的數(shù)值方法如矩量法、時(shí)域有限差分法和高頻近似法如射線跟蹤、物理光學(xué)法的橋梁。利用拋物線方程算法可以克服這些數(shù)值方法計(jì)算時(shí)間較長或?qū)τ?jì)算機(jī)內(nèi)存要求過高的缺陷，同時(shí)又可以克服高頻近似法結(jié)果誤差較大的缺陷。 本

2、論文對拋物線方程算法在電磁波的散射和傳播計(jì)算中的應(yīng)用進(jìn)行了深入系統(tǒng)的研究，具體開展以下諸方面的工作： (1)對PE算法的理論進(jìn)行細(xì)致推導(dǎo)，包括二維標(biāo)準(zhǔn)拋物線方程、二維后向標(biāo)準(zhǔn)拋物線方程、三維標(biāo)準(zhǔn)拋物線方程、矢量拋物線方程，在標(biāo)準(zhǔn)拋物線方程的基礎(chǔ)上對PE算法中偽微分算子的展開用最小二乘法進(jìn)行改進(jìn)，使得計(jì)算精度進(jìn)一步提高。 (2)對用于PE算法二維和三維的問題的吸收邊界條件(基于復(fù)坐標(biāo)系的完全匹配層)進(jìn)行深入的分析和推導(dǎo)，使

3、其既能用于散射體的RCS計(jì)算，又能處理無界空間的不同入射角的電磁傳播問題。 (3)利用吸收邊界條件，計(jì)算幾種典型散射體的RCS，包括后向RCS的計(jì)算，以及通過旋轉(zhuǎn)拋物線軸向技術(shù)計(jì)算更大范圍的雙站RCS，并計(jì)算了多體及三維散射體的RCS，驗(yàn)證了PE算法的有效性。 (4)對不規(guī)則地形上的電波傳播問題進(jìn)行精確的仿真，采用階梯近似及坐標(biāo)變換方法對地形表面進(jìn)行建模模擬，利用PE算法計(jì)算了典型地形傳播問題的電磁場分布，分析了PE算法