【摘要】：現(xiàn)代通信電子設(shè)備頻譜逐漸展寬,工作頻率向更高頻段拓展,實際工程中設(shè)備與平臺的分析與設(shè)計涉及了大量的超電大尺寸、超寬帶、以及復(fù)雜結(jié)構(gòu)和復(fù)雜材質(zhì)目標(biāo)的近場電磁輻射或散射問題。傳統(tǒng)的全波方法對計算機(jī)內(nèi)存要求高,計算時間長,已經(jīng)不能滿足實際工程電磁計算的需要,目前高頻漸進(jìn)方法與全波方法的混合算法對解決這一難題具有更強(qiáng)優(yōu)勢。本文基于全時域多算法混合框架,研究了基于時域有限積分技術(shù)與時域彈跳射線法混合的瞬態(tài)電磁場數(shù)值計算方法,并用于分析設(shè)備與平臺的系統(tǒng)電磁兼容問題。本文的主要工作和創(chuàng)新點可以概括為：·基于物理光學(xué),推導(dǎo)出時域遠(yuǎn)區(qū)電磁場的閉合表達(dá)式,將時域平面波入射理想導(dǎo)電平板的時域物理光學(xué)面積分退化為一維圍線積分形式。特別地,當(dāng)平板圍線為多邊形時,一維圍線積分進(jìn)一步退化為一閉合表達(dá)式。最終閉合表達(dá)式只需計算與多邊形頂點相關(guān)的簡單初等函數(shù),而與頻率或者時域脈沖寬度無關(guān)。因此,可實現(xiàn)時域物理光學(xué)的精確、快速計算�！ぐ压馐粉櫦夹g(shù)引入到時域彈跳射線法中,解決目前時域彈跳射線法中遇到的“象散問題”,實現(xiàn)了更高精度的計算。通過“等效入射參考平面”技術(shù),把多次彈跳后的散射問題等效為標(biāo)準(zhǔn)時域物理光學(xué)問題,并利用本文提出的時域物理光學(xué)閉合表達(dá)式實現(xiàn)了高效的電磁場計算。本文基于推導(dǎo)出的閉合表達(dá)式從理論上分析了瞬態(tài)脈沖電磁波初次照射或多次彈跳后到達(dá)觀察方向的時域電磁場特性�！ぬ岢隽艘环N基于面元局部格林函數(shù)近似的時域物理光學(xué)快速近場計算公式,具有和本文提出的時域物理光學(xué)遠(yuǎn)場表達(dá)式同樣簡潔的閉合形式。并進(jìn)一步把該閉合表達(dá)式融合到時域彈跳射線法框架中,實現(xiàn)其射線管時域物理光學(xué)積分的快速計算。并且提出了場-源距離自適應(yīng)細(xì)分技術(shù),實現(xiàn)了魯棒性極高的時域彈跳射線法近場求解�！ぐ褧r域有限差分方法中基于Kirchhoff面積分的近場-近場外推技術(shù)引入到時域有限積分方法的近場計算中,相對于傳統(tǒng)基于Stratton-Chu面積分的時域有限積分近場計算,每個場分量的外推計算完全獨(dú)立于其他分量,更為適合鑲嵌結(jié)構(gòu)的Yee元胞。不同場分量的外推采用不同的外推表面,避免了場值插值帶來的數(shù)值誤差,近場計算具有更高的精度。場分量外推的獨(dú)立特性也使近場計算更易于并行化。·提出了時域有限積分技術(shù)與時域彈跳射線法混合的電磁數(shù)值算法,基于本文實現(xiàn)的時域彈跳射線法、時域有限積分技術(shù)以及其高效近場求解技術(shù),提出了全時域框架下全波方法和高頻漸進(jìn)方法結(jié)合的混合算法。本文推導(dǎo)了區(qū)域間瞬態(tài)電磁場電磁耦合計算的差分表達(dá)式,并采用“順序傳遞”方法實現(xiàn)混合算法時域場值迭代。通過時域電磁場的因果特性分析,提出“堆棧平移”方法實現(xiàn)了計算機(jī)內(nèi)存存儲和耦合計算效率的最優(yōu)化設(shè)計。
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【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O441.4

【參考文獻(xiàn)】

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1 丁建軍;目標(biāo)電磁散射的快速預(yù)估和基于多分辨基函數(shù)的高效算法[D];南京理工大學(xué);2011年

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2 陳磊;電大尺寸目標(biāo)電磁散射特性的時域分析[D];南京理工大學(xué);2009年

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本文編號：2350103