物理光学法在卫星电磁干扰问题中的应用研究

发布时间：2017-06-19 20:03

  本文关键词：物理光学法在卫星电磁干扰问题中的应用研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：物理光学(Physical Optics,PO)算法是一种非常高效的高频电磁计算方法,该算法在电大目标的电磁散射计算中具有广泛的应用。但随着计算需求的扩大,原有PO算法难以满足超电大目标的计算需求。本文在原有PO算法的基础上,对该算法做了改进。对PO算法的改进主要分为以下几个方面。首先,推导出了网格剖分与频率无关的解析PO算法。将计算目标按照三角网格剖分,对PO的散射场积分表达式在三角面元范围内进行求解,得到散射场解析表达式。该解析表达式中面元尺寸与计算频率无关,即对目标网格剖分时,三角形网格可以取足够大,从而节省计算时间、计算机内存。其次,推导出了与频率无关的快速时域物理光学(Time Domain Physical Optics,TDPO)算法。TDPO算法是PO算法的时域版本,并且学界对该算法的发展相对较少。建模时对目标模型进行三角网格剖分,将TDPO散射场积分公式对时间导数转换为对空间的导数,选取合适的激励源并将表达式在三角面元范围内积分,最终得到快速TDPO算法的散射场解析表达式。之后采用传递函数的思想,将该表达式推广到任意入射情形。该解析算法中网格剖分与计算频率无关。再次,本文加速了PO算法互消隐的过程。原互消隐过程时间复杂度高,限制了PO算法做大规模计算。本文采用“分治”的思想对其进行了改进,该部分算法速度提高数十倍。最后,将PO算法用于卫星的电磁兼容问题求解。用电偶极子来拟合电推进器的电磁辐射,用PO算法求解卫星敏感器件、通讯天线处的电磁干扰。分析电推进器不同位置、摆放所造成的电磁干扰差异,为实际卫星电磁干扰问题处理提供可靠依据。
【关键词】：解析物理光学法 解析时域物理光学法 互消隐 电磁兼容
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN972
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-12
• 符号对照表12-13
• 缩略语对照表13-16
• 第一章 绪论16-22
• 1.1 研究背景及意义16-18
• 1.2 本文的主要内容及贡献18-22
• 第二章 基于解析积分的PO算法22-34
• 2.1 引言22
• 2.2 解析PO算法的理论推导22-30
• 2.2.1 物理光学法基本理论22-23
• 2.2.2 目标建模23-25
• 2.2.3 目标消隐25-27
• 2.2.4 解析PO算法的三角形积分公式27-30
• 2.3 数值算例30-33
• 2.4 本章小结33-34
• 第三章 基于解析积分的TDPO算法34-50
• 3.1 研究背景及意义34
• 3.2 解析TDPO算法推导34-44
• 3.2.1 算法推导34-38
• 3.2.2 数值算例38-44
• 3.3 传递函数法的应用44-49
• 3.3.1 传递函数法的基本思想44-45
• 3.3.2 传递函数法与解析TDPO的结合应用45-49
• 3.4 本章小结49-50
• 第四章 PO加速算法及时域偶极子源辐射场的引入50-72
• 4.1 引言50
• 4.2 基于区域划分的快速消隐50-59
• 4.2.1 互相遮挡消隐加速的意义50-51
• 4.2.2 互相遮挡消隐的判断条件51-53
• 4.2.3 基于区域划分消隐算法思想53-57
• 4.2.4 区域划分消隐算例57-59
• 4.3 任意取向电偶极子的辐射场求解59-69
• 4.3.1 任意取向电偶极子辐射场求解意义59-60
• 4.3.2 任意取向电偶极子频域辐射近场表达式60-64
• 4.3.3 任意取向电偶极子时域辐射近场表达式64-65
• 4.3.4 时域解析计算式正确性的验证65-69
• 4.4 电大目标的时域近场计算69-71
• 4.5 本章小结71-72
• 第五章 PO算法在卫星电磁干扰问题中的研究应用72-84
• 5.1 羽流电磁干扰问题描述以及卫星模型简化72-75
• 5.1.1 羽流电磁干扰问题的转化72-73
• 5.1.2 卫星计算模型的简化建立73-75
• 5.2 羽流干扰在太阳能电池板产生的电磁场分布分析75-79
• 5.3 羽流干扰在通信天线附近产生的电磁场分布分析79-83
• 5.4 本章小结83-84
• 第六章 结束语84-86
• 参考文献86-88
• 致谢88-90
• 作者简介90-91

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本文编号：463560