旋轉對稱頻域和時域積分方程方法及其軟件實現(xiàn)和應用.pdf

1、利用軸對稱性可以將電大的旋轉對稱體電磁問題轉化為求解一組具有小規(guī)模矩陣方程的問題(每個具有小規(guī)模矩陣方程的問題稱為原問題的Fourier分量或模式)，從而大大提高計算效率，減少內存需求。本論文從頻域和時域積分方程方法兩個角度研究了旋轉對稱體的散射和輻射特性。所做的工作概述如下： 頻域方面，采用多種基函數(shù)，深入研究了旋轉對稱導體、介質體和涂覆體以及較復雜的多區(qū)域問題和手征媒質等，并對影響旋轉對稱矩量法效率和穩(wěn)定性的關鍵技術作了較大

2、改進，主要包括 ●提出了一種精度可控的模式數(shù)截斷方法：斜入射激勵的旋轉對稱體，需要多個Fourier分量的疊加。該方法通過一個稱為部分迭代的過程截取達到所需電流精度的最少模式數(shù)。其迭代過程的收斂判據(jù)由模式電流(各Fourier模式對應的電流)沿母線的分布規(guī)律而得，幾乎不付代價。 ●基于積分核的譜估計和Filon算法，我們提出了一種準自適應積分方法用于高效、穩(wěn)定計算模式格林函數(shù)(BoR問題專有的格林函數(shù))的急速振蕩積分：該

3、方法可以根據(jù)場源點的幾何位置參數(shù)，自適應地選擇積分區(qū)間[0，π]內Gauss積分的采樣點數(shù)，在保持很高計算精度的前提下，具有自適應、高效(比基于Filon算法的分段自適應方法提高1個數(shù)量級左右)和穩(wěn)定的優(yōu)點。 ●提出了模式縮減技術：該技術根據(jù)模式格林函數(shù)的幅度隨模式增加的分布規(guī)律，認為隨著模式序號的增加，阻抗矩陣的部分元素小到可以直接置0。我們用一個截斷公式來確定當前模式真正需要填充的矩陣元素，將高次模式的計算效率提高了1～3個

4、數(shù)量級。 ●提出了近軸-遠距模式格林函數(shù)的解析表達式：該表達式將BoR問題的計算效率提高了1～6倍，特別適合細長旋轉對稱體，如導彈、線天線等的快速計算。 ●基于高階阻抗邊界條件(HOIBC)的局部性和MIE級數(shù)解的實時性，提出了一種切實可行的HOIBC適用性驗證辦法：將特殊形體的MIE級數(shù)解和HOIBC結合，并將其代碼嵌入軟件以實時驗證當前涂覆是否可以用HOIBC近似。該驗證過程幾乎不花費時間。 在時域方面，提出

5、并實現(xiàn)了基于階數(shù)步進(MoD)的旋轉對稱時域積分方程方法。相比基于時間步進(MoT)的BoR算法，該方法真正利用了旋轉對稱體的軸對稱特性并繼承了普通MoD法精度高，后期無條件穩(wěn)定的優(yōu)點。與沒有利用軸對稱性的普通MoD法和普通MoT法相比，該方法在計算效率上提高了2個數(shù)量級以上。完成了基于頻域旋轉對稱矩量法(BoRFDMoM)的軟件BoRMoMModeler1.0；2.0版本的核心代碼也已完成，包括時域積分方程方法和改進后更高效穩(wěn)定，適用