基于高频混合方法的辐射和传播若干问题研究
发布时间：2021-05-01 03:36
随着信息技术的不断发展和5G移动通信的不断普及,电磁波的应用频段不断向高频拓展。此时,对目标及环境的电磁分析往往都是电大尺寸的。传统的数值方法在解决此类问题时能够得到精确的计算结果,但往往是以牺牲计算效率以及消耗计算机资源为代价的。高频算法具有计算效率高,资源占有量小等优点,常被用来快速分析电大目标的电磁辐射与散射特性以及电波传播问题。本文基于高频算法的基本原理与适用范围,分别对电大目标的辐射散射特性分析与电波传播两个方面展开研究。本文首先介绍了复点源波束（CSB）的基本概念,并将CSB应用到高频算法中用于快速分析目标的辐射散射特性。CSB作为麦克斯韦方程组精确解的复域拓展,通过对远场方向图进行匹配,可以将馈源展开成一系列CSB的叠加,而CSB在其传播方向的近轴区域具有高斯分布的形态决定了展开的CSB个数不会很多。基于上述特性,将CSB理论与物理光学方法（PO）结合,首先详细地讨论了单个CSB照射下光滑二次曲面物理光学电流积分的计算,通过鞍点法的使用,该物理光学震荡积分可以得到解析的结果。随后,将CSB展开与物理光学方法相结合,提出了一种快速分析反射面天线辐射特性的方法。接着,将频域C...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：152 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 国内外研究历史与现状
1.2.1 物理光学方法的快速计算
1.2.2 复杂目标电磁建模技术的研究
1.2.3 无线电波的传播预测
1.3 本文的主要贡献与创新
1.4 本文的结构安排
第二章 复点源波束及电波传播相关理论基础
2.1 引言
2.2 复点源波束理论
2.2.1 频域复点源波束理论
2.2.2 时域复点源波束理论
2.3 电波传播相关理论
2.3.1 无线信号传播的特点
2.3.2 射线追踪理论基础
2.3.2.1 正向射线追踪算法
2.3.2.2 反向射线追踪算法
2.3.2.3 正向与反向射线追踪算法的对比
2.3.3 射线追踪算法中的场强分析与计算
2.3.4 射线追踪算法中相关电磁参数的介绍
2.4 小结
第三章 频/时域复点源在光滑二次曲面上物理光学算法的研究
3.1 引言
3.2 复点源波束照射下光滑二次曲面物理光学方法的研究
3.3 馈源照射下抛物面天线辐射场的研究
3.3.1 复点源波束照射下抛物面天线的辐射场
3.3.2 馈源的复点源波束展开
3.3.3 仿真算例
3.3.3.1 单个复点源波束照射下的反射面天线的辐射场
3.3.3.2 馈源的复点源波束展开
3.3.3.3 馈源照射下的反射面天线的辐射场
3.4 复点源脉冲波束照射下的脉冲辐射天线的研究
3.4.1 复点源脉冲波束照射下抛物面天线的辐射场
3.4.2 仿真算例
3.5 小结
第四章 基于复点源波束的复杂模型的物理光学算法的研究
4.1 引言
4.2 基于三角形面元剖分的复杂目标的CSB-PO算法的研究
4.2.1 Z-buffer快速消隐算法
4.2.2 频域CSB-PO算法
4.2.3 时域CSPB-PO快速分析方法
4.2.4 仿真算例
4.3 基于高阶三角形面元剖分的复杂目标的CSB-PO算法的研究
4.3.1 基于高阶三角形面元的物理光学算法
4.3.2 分层积分法求解物理光学电流积分
4.3.2.1 变量v的积分求解
4.3.2.2 变量w的积分求解
4.3.3 仿真算例
4.4 小结
第五章 基于射线追踪算法的电波传播的分析与预测
5.1 引言
5.2 基于射线的射线追踪算法
5.2.1 波前源射线的划分
5.2.2 接收点接收球的设置
5.2.3 射线追踪算法的实现过程
5.2.3.1 直射路径
5.2.3.2 反射路径
5.2.3.3 绕射路径
5.2.3.4 射线追踪过程
5.3 修正的射线追踪方案及其对电波传播的预测
5.3.1 接收端双计数误差的修正
5.3.2 传播路径的修正
5.3.3 电波传播预测的算例验证
5.4 无线传输中天线方向性系数对电波传播的影响
5.5 5G信道测试方案及射线追踪算法对电波传播的预测
5.5.1 5G信道测试方案
5.5.2 信道校准
5.5.3 射线追踪算法对5G信道环境下电波传播的分析与验证
5.6 小结
第六章 基于复点源波束的几何光学射线方法的研究
6.1 引言
6.2 近轴复点源波束与几何光学射线场
6.3 反射场求解中的复相位匹配技术
6.4 仿真算例与验证
6.5 基于复射线追踪的电波传播预测方案
6.6 小结
第七章 全文总结与展望
7.1 全文总结
7.2 下一步工作展望
致谢
参考文献
攻读博士学位期间取得的成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]太赫兹高速无线通信:体制、技术与验证系统[J]. 张健,邓贤进,王成,林长星,陆彬,陈琦. 太赫兹科学与电子信息学报. 2014(01)
[2]MOM-PO混合方法中一种遮挡消影的新算法[J]. 党晓杰,袁浩波,王楠,梁昌洪. 西安电子科技大学学报. 2012(01)
[3]曲面上的曲率新讲[J]. 祁玉海,陈酌. 大学数学. 2006(05)
[4]任意理想导电目标的NURBS曲面建模与RCS预估[J]. 侯新宇,王超,刘春阳,邱兆杰,万伟. 系统工程与电子技术. 2006(03)
[5]三维电大目标散射求解的多层快速多极子方法[J]. 胡俊,聂在平,王军,邹光先,胡颉. 电波科学学报. 2004(05)
[6]用几何光学法计算特殊形状的双镜天线[J]. 路志勇,邹火儿. 电波科学学报. 2003(02)
[7]一种Z-Buffer消隐算法的研究与实现[J]. 周昌伟. 计算机辅助工程. 2002(04)
[8]迭代不变性测试方程法在城市微小区电波传播预测中的应用[J]. 宰昕宇,洪伟. 通信学报. 1999(03)
博士论文
[1]基于高斯波束高频方法的分析和研究[D]. 吴川.电子科技大学 2015
[2]节点间断伽辽金有限元方法及其在计算电磁学中的应用研究[D]. 刘梅林.南京航空航天大学 2011
硕士论文
[1]基于射线追踪法的3D无线信道研究与仿真[D]. 余鑫.北京邮电大学 2014
[2]单纯形射线追踪法计算室内场强[D]. 王文华.南京邮电大学 2013
[3]基于数字地图预处理技术的城市微蜂窝电波传播射线跟踪算法研究[D]. 冯永胜.西安电子科技大学 2013
[4]移动通信系统中微小区射线跟踪算法研究[D]. 郭建光.北京邮电大学 2010
本文编号：3170067
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：152 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 国内外研究历史与现状
1.2.1 物理光学方法的快速计算
1.2.2 复杂目标电磁建模技术的研究
1.2.3 无线电波的传播预测
1.3 本文的主要贡献与创新
1.4 本文的结构安排
第二章 复点源波束及电波传播相关理论基础
2.1 引言
2.2 复点源波束理论
2.2.1 频域复点源波束理论
2.2.2 时域复点源波束理论
2.3 电波传播相关理论
2.3.1 无线信号传播的特点
2.3.2 射线追踪理论基础
2.3.2.1 正向射线追踪算法
2.3.2.2 反向射线追踪算法
2.3.2.3 正向与反向射线追踪算法的对比
2.3.3 射线追踪算法中的场强分析与计算
2.3.4 射线追踪算法中相关电磁参数的介绍
2.4 小结
第三章 频/时域复点源在光滑二次曲面上物理光学算法的研究
3.1 引言
3.2 复点源波束照射下光滑二次曲面物理光学方法的研究
3.3 馈源照射下抛物面天线辐射场的研究
3.3.1 复点源波束照射下抛物面天线的辐射场
3.3.2 馈源的复点源波束展开
3.3.3 仿真算例
3.3.3.1 单个复点源波束照射下的反射面天线的辐射场
3.3.3.2 馈源的复点源波束展开
3.3.3.3 馈源照射下的反射面天线的辐射场
3.4 复点源脉冲波束照射下的脉冲辐射天线的研究
3.4.1 复点源脉冲波束照射下抛物面天线的辐射场
3.4.2 仿真算例
3.5 小结
第四章 基于复点源波束的复杂模型的物理光学算法的研究
4.1 引言
4.2 基于三角形面元剖分的复杂目标的CSB-PO算法的研究
4.2.1 Z-buffer快速消隐算法
4.2.2 频域CSB-PO算法
4.2.3 时域CSPB-PO快速分析方法
4.2.4 仿真算例
4.3 基于高阶三角形面元剖分的复杂目标的CSB-PO算法的研究
4.3.1 基于高阶三角形面元的物理光学算法
4.3.2 分层积分法求解物理光学电流积分
4.3.2.1 变量v的积分求解
4.3.2.2 变量w的积分求解
4.3.3 仿真算例
4.4 小结
第五章 基于射线追踪算法的电波传播的分析与预测
5.1 引言
5.2 基于射线的射线追踪算法
5.2.1 波前源射线的划分
5.2.2 接收点接收球的设置
5.2.3 射线追踪算法的实现过程
5.2.3.1 直射路径
5.2.3.2 反射路径
5.2.3.3 绕射路径
5.2.3.4 射线追踪过程
5.3 修正的射线追踪方案及其对电波传播的预测
5.3.1 接收端双计数误差的修正
5.3.2 传播路径的修正
5.3.3 电波传播预测的算例验证
5.4 无线传输中天线方向性系数对电波传播的影响
5.5 5G信道测试方案及射线追踪算法对电波传播的预测
5.5.1 5G信道测试方案
5.5.2 信道校准
5.5.3 射线追踪算法对5G信道环境下电波传播的分析与验证
5.6 小结
第六章 基于复点源波束的几何光学射线方法的研究
6.1 引言
6.2 近轴复点源波束与几何光学射线场
6.3 反射场求解中的复相位匹配技术
6.4 仿真算例与验证
6.5 基于复射线追踪的电波传播预测方案
6.6 小结
第七章 全文总结与展望
7.1 全文总结
7.2 下一步工作展望
致谢
参考文献
攻读博士学位期间取得的成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]太赫兹高速无线通信:体制、技术与验证系统[J]. 张健,邓贤进,王成,林长星,陆彬,陈琦. 太赫兹科学与电子信息学报. 2014(01)
[2]MOM-PO混合方法中一种遮挡消影的新算法[J]. 党晓杰,袁浩波,王楠,梁昌洪. 西安电子科技大学学报. 2012(01)
[3]曲面上的曲率新讲[J]. 祁玉海,陈酌. 大学数学. 2006(05)
[4]任意理想导电目标的NURBS曲面建模与RCS预估[J]. 侯新宇,王超,刘春阳,邱兆杰,万伟. 系统工程与电子技术. 2006(03)
[5]三维电大目标散射求解的多层快速多极子方法[J]. 胡俊,聂在平,王军,邹光先,胡颉. 电波科学学报. 2004(05)
[6]用几何光学法计算特殊形状的双镜天线[J]. 路志勇,邹火儿. 电波科学学报. 2003(02)
[7]一种Z-Buffer消隐算法的研究与实现[J]. 周昌伟. 计算机辅助工程. 2002(04)
[8]迭代不变性测试方程法在城市微小区电波传播预测中的应用[J]. 宰昕宇,洪伟. 通信学报. 1999(03)
博士论文
[1]基于高斯波束高频方法的分析和研究[D]. 吴川.电子科技大学 2015
[2]节点间断伽辽金有限元方法及其在计算电磁学中的应用研究[D]. 刘梅林.南京航空航天大学 2011
硕士论文
[1]基于射线追踪法的3D无线信道研究与仿真[D]. 余鑫.北京邮电大学 2014
[2]单纯形射线追踪法计算室内场强[D]. 王文华.南京邮电大学 2013
[3]基于数字地图预处理技术的城市微蜂窝电波传播射线跟踪算法研究[D]. 冯永胜.西安电子科技大学 2013
[4]移动通信系统中微小区射线跟踪算法研究[D]. 郭建光.北京邮电大学 2010
本文编号：3170067
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/xinxigongchenglunwen/3170067.html
