MoM-UTD混合方法和高階矩量法關(guān)鍵技術(shù)研究及其在電磁問題中的應(yīng)用.pdf

1、復(fù)雜電大系統(tǒng)的電磁兼容（Electromagnetic Compatibility， EMC）問題一直是國(guó)際上關(guān)注的熱點(diǎn)問題之一。本文主要針對(duì)如何準(zhǔn)確快速的處理復(fù)雜電大結(jié)構(gòu)以及天線間的隔離度問題進(jìn)行深入的研究，建立了比較完備的隔離度理論，并采用矩量法——一致性幾何繞射理論（Method of Moments—Uniform Theory of Diffraction，MoM—UTD）混合方法結(jié)合阻抗矩陣插值技術(shù)，快速準(zhǔn)確的分析了機(jī)載平臺(tái)

2、天線間的隔離度問題。在此基礎(chǔ)上，圍繞該如何處理復(fù)雜電大結(jié)構(gòu)的目標(biāo)，進(jìn)一步探索了新的電磁計(jì)算方法——高階矩量法（Higher—Order MoM），并且提出了高階矩量法和UTD混合方法（Higher—Order MoM—UTD），以適應(yīng)計(jì)算規(guī)模更大、精度更高、速度更快的要求。本文的主要工作和創(chuàng)新成果可以概括為： 1．深入研究了天線間隔離度的傳統(tǒng)定義和實(shí)際測(cè)量方法，指出了目前天線間隔離度定義的缺陷以及測(cè)量值的不可靠性；在詳細(xì)分析了天

3、線的各種不同工作狀態(tài)的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)的提出了天線間的任意隔離度、理想隔離度和實(shí)際隔離度幾個(gè)新的定義；給出了一種簡(jiǎn)單實(shí)用的隔離度預(yù)測(cè)研究方法，即：根據(jù)天線間實(shí)際隔離度的定義，只需知道輸入、輸出駐波比指標(biāo)而不必知道具體的匹配網(wǎng)絡(luò)就能給出天線在有匹配網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際工作狀態(tài)下隔離度的最好和最壞值，解決了在不知道匹配網(wǎng)絡(luò)具體結(jié)構(gòu)的情況下，很難預(yù)測(cè)實(shí)際工作狀態(tài)下天線間隔離度的問題。 2．對(duì)機(jī)載平臺(tái)采用平板、圓柱和圓錐建模，將MoM—UTD混合方法

4、應(yīng)用于機(jī)載平臺(tái)天線間隔離度的分析。對(duì)天線使用矩量法脈沖基點(diǎn)選配進(jìn)行分析，可以很方便的得到天線的端口特性，用UTD處理復(fù)雜電大的機(jī)載平臺(tái)對(duì)天線的影響。有效克服了分析電大問題普遍遇到的計(jì)算機(jī)內(nèi)存不足的瓶頸，很好地解決了實(shí)際工程問題。 3．射線尋跡是UTD方法的基礎(chǔ)。本文對(duì)于機(jī)載平臺(tái)的射線尋跡，一階射線全部解析實(shí)現(xiàn)，主要的二階射線解析實(shí)現(xiàn)，無論計(jì)算精度和速度都是傳統(tǒng)的數(shù)值搜索的射線尋跡方法無法相比的。 4．計(jì)算時(shí)間問題一直倍受

5、關(guān)注。為了減少用MoM—UTD混合方法分析機(jī)載平臺(tái)天線間隔離度的頻率特性的計(jì)算時(shí)間，本文將阻抗矩陣插值方法引入MoM—UTD混合方法，在整個(gè)頻帶內(nèi)只計(jì)算有限幾個(gè)采樣頻點(diǎn)的阻抗矩陣，其它頻率的阻抗矩陣通過對(duì)矩陣元素的實(shí)部和虛部分別進(jìn)行三次樣條插值得到。插值技術(shù)的引入在保證了計(jì)算結(jié)果正確的基礎(chǔ)上．大大減少了計(jì)算量，縮短了計(jì)算時(shí)間，使MoM—UTD混合方法能夠更為快速而有效的分析機(jī)載平臺(tái)天線間隔離度的頻率特性。 5．建模是MoM計(jì)算中

6、十分關(guān)鍵的一環(huán)，它直接關(guān)系到計(jì)算的準(zhǔn)確性。本文通過對(duì)FEMAP生成的網(wǎng)格數(shù)據(jù)進(jìn)行二次開發(fā)，提取得到了Higher—Order MoM所需的四邊形網(wǎng)格，實(shí)現(xiàn)對(duì)任意模型的剖分。 6．針對(duì)高階矩量法阻抗矩陣填充時(shí)間很長(zhǎng)的問題，從阻抗矩陣元素本身的性質(zhì)和積分計(jì)算過程入手，提出了應(yīng)用阻抗矩陣對(duì)稱性和積分表方法兩種加快阻抗矩陣填充的手段。前者使計(jì)算矩陣元素的數(shù)目減少將近一半，后者則避免了大量的重復(fù)計(jì)算。這兩種方法對(duì)于減少計(jì)算量，加快阻抗矩陣