旋轉(zhuǎn)對稱體寬帶電磁散射的快速算法研究.pdf

1、在計(jì)算電磁學(xué)領(lǐng)域，如何高效分析電大尺寸目標(biāo)的電磁特性一直是人們研究的重要課題，而旋轉(zhuǎn)對稱體(BoR)由于其特殊的幾何外形，也一直都是研究的熱點(diǎn)。采用時(shí)域矩量法對旋轉(zhuǎn)對稱體目標(biāo)分析時(shí)，可精確求解其全向的電磁散射特性。旋轉(zhuǎn)對稱體空問上的離散只需要在其母線上進(jìn)行，一般采用三角基函數(shù)，若采用高階基函數(shù)，離散尺寸可以選取的較大，求解計(jì)算的未知量變少，在保證計(jì)算精度的同時(shí)效率就會提高。若只需求解旋轉(zhuǎn)對稱體目標(biāo)的前向散射特性或電磁波的傳播特性時(shí)，拋物

2、線方程方法能夠以極少的計(jì)算資源完成對此類問題的求解。拋物線方程(PE)是波動(dòng)方程的一種近似，與矩量法(MoM)等積分方法相比，拋物線方程方法求解得到的結(jié)果精度較低，但計(jì)算資源的消耗會很少，在分析旋轉(zhuǎn)對稱體時(shí)若結(jié)合其周圍的場分布特性簡化標(biāo)準(zhǔn)的三維拋物線方程，可大幅減少計(jì)算資源的消耗。
　　本文研究的是旋轉(zhuǎn)對稱體寬帶電磁散射的快速算法，分別為基于階數(shù)步進(jìn)的時(shí)域積分方程方法以及拋物線方程方法。文章首先介紹了旋轉(zhuǎn)對稱體結(jié)構(gòu)的特殊性及基于階

3、數(shù)步進(jìn)的時(shí)域積分方法的理論基礎(chǔ)，考慮到旋轉(zhuǎn)對稱體目標(biāo)在空間上剖分是對線型結(jié)構(gòu)剖分，引入了一階、二階、三階曲線基函數(shù)，詳細(xì)推導(dǎo)了基于這三類基函數(shù)的旋轉(zhuǎn)對稱導(dǎo)體時(shí)域積分方程和旋轉(zhuǎn)對稱介質(zhì)體時(shí)域積分方程，實(shí)現(xiàn)對旋轉(zhuǎn)對稱導(dǎo)體及介質(zhì)體電磁特性的快速分析。同時(shí)，在本文方法中加入自適應(yīng)交叉近似(ACA)方法，進(jìn)一步降低了計(jì)算機(jī)資源的消耗。最后介紹了旋轉(zhuǎn)對稱導(dǎo)體的拋物線方程方法，拋物線方程方法的求解是利用迭代推進(jìn)的方法，根據(jù)旋轉(zhuǎn)對稱體周圍場可展開成傅里