發(fā)布時(shí)間：2022-01-23 05:15

　　隨著科技和軍事的發(fā)展,隱身技術(shù)逐漸成為研究熱點(diǎn),頻率選擇表面（FSS）作為隱身結(jié)構(gòu)的重要組成部分,自然也受到了工程和學(xué)術(shù)界的重視。FSS由二維周期性純金屬陣列或包含介質(zhì)襯底的金屬-介質(zhì)混合結(jié)構(gòu)組成,實(shí)質(zhì)是一種空間濾波器,對(duì)不同頻率的電磁波具有選擇透過(guò)性,根據(jù)孔徑和貼片形式的不同分別表現(xiàn)帶通和帶阻的特性�，F(xiàn)階段FSS的工程研究集中在有限大、曲面和共形等不規(guī)則結(jié)構(gòu),以適應(yīng)越來(lái)越復(fù)雜的應(yīng)用環(huán)境。但是復(fù)雜的FSS不僅幾何建模難度很大,并且缺少合適的電磁分析方法,所以FSS的設(shè)計(jì)過(guò)程通常非常困難且耗時(shí)。為了能更加準(zhǔn)確快速地指導(dǎo)頻率選擇結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì),本文提出了通用的FSS的拓?fù)浜徒馕鼋７椒?同時(shí)從理論出發(fā)針對(duì)性地改進(jìn)了積分方程數(shù)值仿真方法,解決了以往FSS求解精度不夠和效率不高的問(wèn)題。本文首先介紹了FSS的特殊分析方法和數(shù)值計(jì)算的常用算法,對(duì)比了不同方法的優(yōu)劣勢(shì),最終確定本文將使用積分方程。之后詳細(xì)闡述了三種積分方程和適用范圍,介紹了積分方程矩量法的求解過(guò)程以及加速算法,包括RWG、SWG基函數(shù)、多層快速多極子算法（MLFMA）加速矩矢相乘等。然后為了全面認(rèn)識(shí)FSS的電磁特性,本文詳細(xì)分析了FSS... 

【文章來(lái)源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：76 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【圖文】：

頻率選擇表面

電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文82.2.1表面積分方程（SIE）圖2-1面等效原理與SIE示意圖如圖2-1所示，S表示表示封閉曲面，1和0為S的內(nèi)外兩側(cè)，1的介電常數(shù)和磁導(dǎo)率分別為1、1，Einc、Hinc表示入射場(chǎng)，根據(jù)面等效原理（SEP）可知，1內(nèi)部的場(chǎng)對(duì)外部的作用可以由S面上的等效電流和等效磁流來(lái)描述：11()()()()SSnn==JrHrMrEr(2-1)采用等效電流和等效磁流代替后，內(nèi)部的場(chǎng)可以為0，根據(jù)Stratton-Chu公式，得到0區(qū)域電場(chǎng)和磁場(chǎng)積分方程形式：()()()()00010001(),()(")(")0,1(),()(")(")0,incssincssLKLK+=++=ErrErJrMrrHrrHrMrJrr(2-2)其中，源點(diǎn)位于分界面S之外，0=120表示自由空間波阻抗，L()X、K(X)是線(xiàn)性積分算符：21()(,")(")"(")(")(,")"()(,")(")"1(")(,")(")",""21=(")(,")(")","2SSSSSLikdikGdkKGdnGdSnGdS====++XGrrXrrXr+XrrrrXrrXrrXrrrXrrrrrrXrrrXrrrr，當(dāng)位于同側(cè),且或，當(dāng)位于異側(cè),且rr"(2-3)其中，r表示場(chǎng)點(diǎn)位置，r"表示源點(diǎn)位置，G(r,r")、G(r,r")分別為標(biāo)量格林函數(shù)和并矢格林函數(shù)，表示由點(diǎn)源產(chǎn)生的標(biāo)量場(chǎng)和矢量場(chǎng)：

第二章電磁計(jì)算理論與仿真方法9"2(,")4"(,")(,")ikeGGk==+rrrrrrGrrIrr(2-4)式(2-2)可以建立TE、TH、NE、NH四個(gè)方程，由它的內(nèi)部對(duì)稱(chēng)形式，同樣可以建立另外四個(gè)方程，這八個(gè)積分方程含有兩個(gè)待求量SM、sJ，那么從這八個(gè)方程中選取兩個(gè)聯(lián)立起來(lái)，就可以獲得面積分方程，注意選取的必須是兩個(gè)相互獨(dú)立的方程，常用的面積分方程有PMCHWT方程、Muller方程、JMCFIE方程等。如果目標(biāo)是純金屬，則S表面電場(chǎng)切向分量為零，在金屬表面建立電場(chǎng)積分方程（EFIE）和磁場(chǎng)積分方程（MFIE）：()0()(")incsEr=LJr(2-5)inc()(()")snHr=nKMr(2-6)EFIE求解精度較高，又因?yàn)樵诜纸缑鎯蓚?cè)連續(xù)，可以求解無(wú)限薄金屬結(jié)構(gòu)，等效電流為兩側(cè)電流之和SS+J=J+J，但是它往往收斂緩慢。而MFIE與EFIE相反，因?yàn)镵()à÷’算子存在獨(dú)立于積分外的項(xiàng)，所以阻抗矩陣性態(tài)更好，具有較好的收斂性，但MFIE精度較差并且不連續(xù)，必須求解封閉金屬體。為了綜合EFIE和MFIE的優(yōu)點(diǎn)，建立混合場(chǎng)積分方程（CFIE）：()0CFIE=EFIE+1MFIE(2-7)其中為組合系數(shù)，取值范圍為0-1，CFIE具有較高的精度和求解效率，也可以規(guī)避入射波頻率與散射體的諧振頻率相同時(shí)的內(nèi)諧振問(wèn)題。2.2.2體積分方程（VIE）SIE常被用于計(jì)算金屬，介質(zhì)結(jié)構(gòu)雖然也可以使用SIE，但格林函數(shù)往往沒(méi)有解析表達(dá)式，所以一般采用體積分方程進(jìn)行求解。體積分方程需要對(duì)介質(zhì)體進(jìn)行剖分，當(dāng)介質(zhì)體積很大或計(jì)算頻率很高時(shí)，未知量數(shù)目將非常多。圖2-2體等效原理與VIE示意圖

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于改進(jìn)的體面積分方程區(qū)域分解方法高效求解有限大頻率選擇表面結(jié)構(gòu)的電磁散射特性[J]. 李先進(jìn),雷霖,陳涌頻,江明,榮志,胡俊.  電波科學(xué)學(xué)報(bào). 2019(01)
[2]有限周期頻率選擇面的電磁特性分析[J]. 樊振宏,陳明,汪書(shū)娜,陳如山,杜彪,梁贊明.  電波科學(xué)學(xué)報(bào). 2009(04)
[3]超越橢球體:一族新的天線(xiàn)罩外形[J]. P.L.Overfelt,陳波.  制導(dǎo)與引信. 1996(02)

博士論文
[1]超電大目標(biāo)電磁散射問(wèn)題的積分方程區(qū)域分解方法研究[D]. 韓奎.電子科技大學(xué) 2018
[2]基于積分方程區(qū)域分解法的研究及應(yīng)用[D]. 江明.電子科技大學(xué) 2016
[3]粗糙海面與目標(biāo)復(fù)合電磁散射相關(guān)算法的研究與優(yōu)化[D]. 滿(mǎn)明遠(yuǎn).西安電子科技大學(xué) 2014
[4]頻率選擇表面的小型化設(shè)計(jì)與優(yōu)化技術(shù)研究[D]. 鄭書(shū)峰.西安電子科技大學(xué) 2012
[5]非均勻復(fù)雜結(jié)構(gòu)目標(biāo)電磁散射理論建模與高效算法研究[D]. 何十全.電子科技大學(xué) 2011



本文編號(hào)：3603675