改進特征基函數(shù)法及其在電磁散射中的應(yīng)用.pdf

1、目標的電磁散射是雷達探測、地質(zhì)勘測、遙感觀測等的信息來源，電磁散射特性的定量分析是這些應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計、運行的主要依據(jù)，特別在軍事目標的特性分析、識別及設(shè)計中尤為重要。而軍事目標往往是一些電大尺寸或結(jié)構(gòu)復(fù)雜的目標，因此如何獲得一種精確、高效分析電大復(fù)雜目標電磁散射問題的方法一直是計算電磁學(xué)的一個研究熱點。本文在此背景下對矩量法的一個分支——特征基函數(shù)法進行了研究。本文緊緊圍繞提高計算效率和節(jié)省內(nèi)存這兩個關(guān)鍵技術(shù)，研究特征基函數(shù)法的加速技術(shù)以

2、及特征基函數(shù)法在目標寬帶特性分析中的應(yīng)用。本文對特征基函數(shù)法的研究主要分為兩個部分，第一部分是對特征基函數(shù)法的改進以及加速技術(shù)進行研究;第二部分是特征基函數(shù)法應(yīng)用的拓展，主要介紹了將特征基函數(shù)法應(yīng)用到目標寬帶電磁散射特性分析中。
　　在第一部分中，首先提出了一種加快特征基函數(shù)構(gòu)造以及縮減矩陣構(gòu)造的方法——快速偶極子法。快速偶極子法通過轉(zhuǎn)換，將遠組矩陣向量積轉(zhuǎn)換成聚集一轉(zhuǎn)移—發(fā)散的模式，大大減少了計算量，降低了內(nèi)存消耗。其次，針對傳

3、統(tǒng)快速偶極子法存在的不足，提出了一種改進的快速偶極子法，并將改進的快速偶極子法與特征基函數(shù)法結(jié)合，進一步提高了計算精度和計算效率。最后，針對基于奇異值分解的特征基函數(shù)法在構(gòu)造特征基函數(shù)時，需要設(shè)置足夠多的入射波激勵，生成的特征基函數(shù)個數(shù)較多，特征基函數(shù)構(gòu)造時間長的缺點，提出一種改進的特征基函數(shù)法，該方法減少入射波激勵個數(shù)，對于每個平面波激勵，求出每個子域的主要特征基函數(shù)后，充分考慮子域間的耦合效應(yīng)，求出每個子域的次要特征基函數(shù)，最后將該

4、子域的特征基函數(shù)經(jīng)過奇異值分解，得到一組與激勵無關(guān)的最小完備特征基函數(shù)。由于改進后的特征基函數(shù)法考慮到子域間的耦合作用，可以大大減少入射平面波激勵的個數(shù)，從而減少特征基函數(shù)的個數(shù)，減少特征基函數(shù)構(gòu)造時間;另外，應(yīng)用自適應(yīng)交叉近似算法加快求解次要特征基函數(shù)以及縮減矩陣的矩陣向量積運算，提高了計算效率。
　　在第二部分中，主要研究特征基函數(shù)法在目標寬帶電磁散射特性分析中的應(yīng)用。針對超寬帶特征基函數(shù)法在計算目標寬帶RCS時，在低頻率點計