综合函数矩量法在目标散射特性分析中的应用研究

【摘要】：本文以目标电磁散射特性分析为目的,综合函数矩量法为研究对象。首先介绍并实现了基于RWG基函数和伽略金法的矩量法,然后研究了能够快速有效求解表面积分方程的综合函数矩量法(SBFM),最后将该算法用于复杂目标和阵列天线的散射特性分析中。首先,本文从等效原理和边界条件出发,推导了用于求解理想导体目标的表面积分方程(SIE),用于求解均匀介质目标的电磁流混合场积分方程(JMCFIE),以及用于求解导体介质混合目标的混合场积分方程(EFIE-CFIE-JMCFIE),并使用基于RWG基函数和伽略金法的矩量法求解这些积分方程,以分析对应的散射问题。针对求解过程中遇到的奇异性问题,本文引入三种奇异性处理方法,包括奇异值提取技术、Duffy坐标变换法和九点积分法。通过对不同方法计算结果的比较和分析,并考虑到编程的适用性,最终选择使用九点积分法处理奇异性问题。其次,在深入理解和实现传统矩量法的基础上,本文开展了对综合函数矩量法(SBFM)的研究,引入综合函数矩量法(SBFM)分析目标的电磁散射问题。首先对模型的几何结构进行区域分解,并引入等效电流源来计入各区域之间的互耦影响,最后对建立的反应矩阵进行奇异值分解,从而生成综合函数空间。与传统矩量法相比,该方法使用综合函数(SBF)作为基函数,计算时只需使用少数的综合基函数便可得到精确解。从而大大减少了待求未知量的数目,降低了大型目标散射特性计算的内存需求,提高了计算效率。接着,对综合函数矩量法(SBFM)的性质进行了深入研究。在综合函数矩量法(SBFM)的求解过程中,有三个参数需要设置:等效源的位置、等效源的形式和奇异值比的阈值。本文重点研究了等效源的位置和形式、奇异值比阈值对计算量和计算精度的影响,并为求解过程中的参数设置提供了参考标准。同时,本文拓展了算法的应用范围,将其用于连接情况下的任意复杂目标的散射特性分析中。最后,本文引入单端口模型和多端口模型分别分析了天线散射的基本原理和阵列天线的散射机理,得出了天线散射包括模式项散射场和天线项散射场的结论。并利用综合函数矩量法(SBFM)适用于分析周期性结构的特点,使用综合函数矩量法(SBFM)分析了阵列天线模式项散射场的特性,并进一步研究了阵元间距、入射场频率、入射场角度以及阵元数目对模式项散射场的影响。
【关键词】：矩量法 综合函数矩量法 电磁散射特性 阵列天线
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TN011