基于旋转对称体的非均匀介质电磁散射频域分析

发布时间：2017-08-24 08:35

  本文关键词：基于旋转对称体的非均匀介质电磁散射频域分析

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【摘要】：在计算电磁学领域当中,高效分析电大尺寸的非均匀介质目标已经成为研究热点。本文为了实现非均匀介质目标的快速精确分析,基于矩量法提出了两种方案,一种是有旋转对称性这种特殊结构的目标,将三维结构降为二维计算,另一种是通过区域分解的方法,将一个电大尺寸的目标分解成若干个小目标进行求解。第一种方法是基于旋转对称体思想,假如所要计算的非均匀介质目标为一个旋转对称体的结构,则利用傅里叶级数的思想将其三维问题化为二维问题,选取任意一个旋转面对其进行二维网格离散,由于在傅里叶模式下各个模式之间的正交性,每个模式下的等效电流都是独立互不影响的,所以最后只需单独计算并将其相加即可,这样可以大大减少未知量,提高了计算效率,同时,论文还分析了金属与介质混合结构目标的电磁散射。论文通过与FEKO或Mie级数结果比较,验证正确性,与体积分方程(VIE)和体面积分方程(VSIE)的程序比较,验证论文方法效率。第二种方法是区域分解,该思想基于等效原理,将待求的单个电大非均匀介质目标物体分解成若干个子区域,逐个求解每个子区域上的电流,有利于提高计算的收敛速度,降低内存消耗,该方法可以计算非特殊结构的任意物体,同时加入快速多极子(FMM)的方法加快运算速度。论文通过与FEKO软件或Mie级数方法验证正确性,与体积分方程程序(VIE)验证效率性。
【关键词】：矩量法 旋转对称 区域分解算法 等效原理
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN011
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 1 绪论7-11
• 1.1 研究背景和意义7
• 1.2 研究历史和现状7-9
• 1.3 文章内容的结构安排9-11
• 2 旋转对称方法及理论基础介绍11-18
• 2.1 引言11
• 2.2 矩量法原理介绍11-13
• 2.2.1 矩量法11-13
• 2.2.2 雷达散射截面的计算13
• 2.3 体积分方程介绍13-14
• 2.4 体面积分方程介绍14-15
• 2.5 旋转对称体理论基础15-17
• 2.6 本章小结17-18
• 3 非均匀介质旋转对称体电磁散射频域方法分析18-63
• 3.1 引言18
• 3.2 基函数的选择18-28
• 3.2.1 介质体部分18-24
• 3.2.2 金属面部分24-25
• 3.2.3 体基函数的性质25-26
• 3.2.4 边界条件26-28
• 3.3 基于旋转对称体方法的体积分方程频域分析28-49
• 3.3.1 矩阵方程的生成28-29
• 3.3.2 阻抗矩阵元素推导29-34
• 3.3.3 右边向量(激励源)34-36
• 3.3.4 正负模式的关系36-37
• 3.3.5 自适应交叉算法(ACA)37-38
• 3.3.6 数值结果及算例分析38-49
• 3.4 基于旋转对称体方法的体面积分方程频域分析49-61
• 3.4.1 矩阵方程的生成49-50
• 3.4.2 阻抗矩阵元素的推导50-52
• 3.4.3 右边向量填充(激励源)52-53
• 3.4.4 正负模式的关系53-54
• 3.4.5 数值结果与算例分析54-61
• 3.5 本章小结61-63
• 4 基于BoR和等效原理的电大介质目标体的区域分解算法分析63-79
• 4.1 引言63
• 4.2 建模分析63-64
• 4.3 方法介绍与分析64-74
• 4.3.1 基函数介绍64-66
• 4.3.2 算法的实现过程66-67
• 4.3.3 等效原理67-68
• 4.3.4 内到外的等效过程68-70
• 4.3.5 外到内的等效过程70
• 4.3.6 等效面与等效面的相互等效过程70-71
• 4.3.7 两种基函数(BoR与RWG)之间系数的转换71-72
• 4.3.8 不同坐标轴之间系数的转换72-74
• 4.4 数值结果与算例分析74-78
• 4.5 本章小结78-79
• 5 工作总结与展望79-81
• 5.1 全文总结内容79
• 5.2 研究工作展望内容79-81
• 致谢81-82
• 参考文献82-86

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本文编号：730286