基于積分方程的復(fù)雜導(dǎo)體目標(biāo)瞬態(tài)分析.pdf

1、瞬態(tài)電磁脈沖的散射與輻射是電磁學(xué)領(lǐng)域的一個(gè)重要課題。由于高分辨率雷達(dá)(HRR)、電磁脈沖(EMP)仿真技術(shù)、目標(biāo)識(shí)別以及超寬帶(UWB)無線通信技術(shù)的發(fā)展，并伴隨著奇點(diǎn)展開法(SEM)的出現(xiàn),導(dǎo)體目標(biāo)瞬態(tài)特性的研究已經(jīng)引起人們廣泛關(guān)注。本論文緊緊圍繞著時(shí)域積分方程和頻域積分方程，深入研究了求解任意形狀導(dǎo)體目標(biāo)(包括天線和散射體)瞬態(tài)響應(yīng)的各種方法及其關(guān)鍵技術(shù)，以期達(dá)到兩個(gè)目標(biāo)：一、能夠在有限的計(jì)算機(jī)資源條件下實(shí)現(xiàn)目標(biāo)瞬態(tài)特性的精確建模與

2、計(jì)算，具有較高的精度；二、在上述前提下，實(shí)現(xiàn)較快的分析和計(jì)算。 本文首先扼要地回顧用于瞬態(tài)分析的各種頻域方法、時(shí)域方法和混合方法。在此基礎(chǔ)上，針對(duì)頻域方法逐點(diǎn)計(jì)算寬頻帶特性的缺點(diǎn)，探討漸進(jìn)波形估計(jì)技術(shù)在提高計(jì)算效率方面的應(yīng)用，以減小反復(fù)計(jì)算的冗余度；同時(shí)，為了克服頻域數(shù)值計(jì)算中的內(nèi)諧振現(xiàn)象，提出一種新的有效消除內(nèi)諧振的方法。在分析中，首先引入一個(gè)微小的復(fù)頻率，再結(jié)合逼近技術(shù)或者插值技術(shù)，提取出諧振頻率下導(dǎo)體的真實(shí)感應(yīng)電流。這一方

3、法最大的優(yōu)點(diǎn)就是簡單，易于實(shí)現(xiàn)，概念清晰，而且計(jì)算結(jié)果精確。 接著，詳細(xì)推導(dǎo)基于時(shí)域積分方程的時(shí)間步進(jìn)法(MOT)，討論時(shí)間步進(jìn)算法的后期穩(wěn)定性問題，并提出一種新的抑制振蕩的平均方法，在消除后期振蕩現(xiàn)象的同時(shí)，保持計(jì)算結(jié)果的精確度。同時(shí)，探討局域時(shí)域基函數(shù)對(duì)時(shí)間步進(jìn)法后期穩(wěn)定性的影響，并構(gòu)建兩類新的時(shí)域基函數(shù)，有效地穩(wěn)定時(shí)間步進(jìn)法的后期振蕩現(xiàn)象。另外，本文還深入研究了以Laguerre函數(shù)為全域基函數(shù)的階數(shù)步進(jìn)法(MOD)，為分

4、析目標(biāo)的瞬態(tài)特性提供了一條新的途徑。 為了進(jìn)一步提高時(shí)間步進(jìn)算法的后期穩(wěn)定性和計(jì)算效率，本文還深入地研究隱式時(shí)間步進(jìn)法，并提出一種基于修正時(shí)域電場積分方程的隱式算法，既保持了計(jì)算結(jié)果的精確性，又有效地克服了后期不穩(wěn)定性，而且大大地減小了計(jì)算時(shí)間。 最后，本文探討了Prony和矩陣束的兩種技術(shù)手段，深入研究了時(shí)頻域聯(lián)合互推技術(shù)，以繞開時(shí)間步進(jìn)算法后期振蕩的瓶頸問題。在分析中，引入一類新的加權(quán)正交函數(shù)，并探討各類函數(shù)的特點(diǎn)及

5、其對(duì)聯(lián)合外推性能的影響。同時(shí)，提出一種自適應(yīng)的優(yōu)化算法，尋求幾個(gè)重要參數(shù)的最佳值，因?yàn)樗鼈兊倪x取對(duì)外推方法的性能有著至關(guān)重要的影響。時(shí)頻域聯(lián)合互推技術(shù)很好的突破了時(shí)域或者頻域方法的各種局限和困難，實(shí)現(xiàn)時(shí)域方法和頻域方法的優(yōu)勢互補(bǔ)，為分析復(fù)雜目標(biāo)的瞬態(tài)響應(yīng)提供了很好的技術(shù)途徑。然而，無論是基于Laguerre多項(xiàng)式還是基于Hermite多項(xiàng)式的時(shí)頻互推技術(shù)，對(duì)幾個(gè)重要參數(shù)的選取非常敏感，而且選取存在一定的難度，一旦選取不適當(dāng)，可能使得外推