本文關(guān)鍵詞：基于電磁場(chǎng)積分方程的快速混合算法的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng),將是覆蓋陸�？仗斓亩鄬哟稳轿坏母呖萍紝�(duì)抗,因而對(duì)雷達(dá)系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)有了深層次的要求。在雷達(dá)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,對(duì)于電大復(fù)雜目標(biāo)的散射特性、復(fù)雜天線結(jié)構(gòu)和復(fù)雜載體平臺(tái)的輻射特性的研究變得尤為重要。本文切實(shí)多個(gè)預(yù)研項(xiàng)目相結(jié)合,著重分析了積分方程快速傅里葉變換方法以及基于電磁場(chǎng)積分方程的高低頻混合電磁算法,并將其結(jié)合各類掃頻方法,從而能夠快速計(jì)算目標(biāo)的寬帶電磁散射特性和天線的寬帶電磁輻射特性。本文的主要工作可概括以下:1)詳細(xì)介紹了電場(chǎng)積分方程(EFIE)、磁場(chǎng)積分方程(MFIE)和混合場(chǎng)積分方程(CFIE),且在適用范圍、計(jì)算精度及其優(yōu)缺點(diǎn)等方面作出進(jìn)一步的分析。最后為了處理在電大問題和電特大問題求解時(shí),矩量法計(jì)算資源不足的問題,介紹了三種基于快速傅里葉變換(FFT)的算法:稀疏矩陣正交網(wǎng)格法、預(yù)修正快速傅里葉變換法和自適應(yīng)積分方法。2)重點(diǎn)研究了積分方程快速傅里葉變換方法,并進(jìn)一步分析了其基本原理和實(shí)現(xiàn)過程。包括格林(Green)函數(shù)的插值,拉格朗日(Lagrange)插值多項(xiàng)式,阻抗矩陣的稀疏化處理,應(yīng)用FFT對(duì)矩陣矢量相乘進(jìn)行加速以及其計(jì)算復(fù)雜度和計(jì)算量;然后進(jìn)一步分析了IE-FFT的磁場(chǎng)以及CFIE。3)進(jìn)一步分析了兩種改進(jìn)型IE-FFT算法。在空組的概念基礎(chǔ)上,提出了一種以子域快速傅里葉變換為基礎(chǔ)的改進(jìn)型單層IE-FFT算法,舍棄了規(guī)則網(wǎng)格中的空網(wǎng)格,笛卡爾網(wǎng)格的存儲(chǔ)從全局網(wǎng)格變?yōu)榱朔强站W(wǎng)格;另一種改進(jìn)型IE-FFT算法采用了高斯插值算子來(lái)優(yōu)化插值過程,在精度要求相同的情況下,高斯插值過程的網(wǎng)格間距可以大于拉格朗日插值過程,因此可以優(yōu)化IE-FFT算法的網(wǎng)格間距精度。4)詳細(xì)介紹了漸近波形估計(jì)以及最佳一致逼近技術(shù),分別從理論基礎(chǔ)、計(jì)算公式及實(shí)現(xiàn)過程等方面作出了分析。進(jìn)一步將其與積分方程方法(包括MoM和IE-FFT等)相結(jié)合,從而快速分析寬頻帶寬角域的電磁問題。最后用算例來(lái)比較各種算法在計(jì)算復(fù)雜度,精度與效率等方面的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。5)詳細(xì)介紹了矩量法與物理光學(xué)混合方法的原理,并進(jìn)一步描述了算法計(jì)算過程的流程圖。研究了IE-FFT與PO混合方法,使快速算法與高頻近似方法能更好的結(jié)合在一起,它擴(kuò)展了高低頻混合算法。運(yùn)用基于混合場(chǎng)方程的改進(jìn)型單層IE-FFT方法,簡(jiǎn)化了近場(chǎng)修正過程,并對(duì)無(wú)效的笛卡爾投影網(wǎng)格進(jìn)行舍棄處理。改進(jìn)型單層IE-FFT與PO混合方法,進(jìn)一步結(jié)合最佳一致逼近技術(shù),使得可以高效計(jì)算寬頻帶電磁問題,并給出了此算法的均方根誤差。6)從矩量法與物理光學(xué)的迭代混合算法中,提出了IE-FFT與物理光學(xué)的迭代混合算法,詳細(xì)介紹了兩種算法的原理并給出了迭代過程的流程圖。本文提出的混合迭代方法避免了計(jì)算和存儲(chǔ)耦合矩陣和互阻抗矩陣。從準(zhǔn)確度、存儲(chǔ)量、計(jì)算量以及計(jì)算時(shí)間等幾個(gè)方面對(duì)算例進(jìn)行研究。與傳統(tǒng)MoM-PO方法相比,迭代混合算法減少了計(jì)算機(jī)內(nèi)存,提升了計(jì)算效率;將最佳一致逼近技術(shù)與此算法相結(jié)合,使得在寬頻帶問題上可以高效電磁分析。
【關(guān)鍵詞】：矩量法 混合場(chǎng)積分方程 積分方程傅里葉變換方法 矩量法與物理光學(xué)混合算法 最佳一致逼近技術(shù)
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：O441.4
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 符號(hào)對(duì)照表12-14
• 縮略語(yǔ)對(duì)照表14-19
• 第一章 緒論19-25
• 1.1 研究背景和意義19-20
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究歷史和現(xiàn)狀20-22
• 1.3 本文的內(nèi)容安排22-25
• 第二章 FFT技術(shù)加速矩量法原理25-41
• 2.1 引言25
• 2.2 電磁場(chǎng)積分方程25-31
• 2.2.1 電場(chǎng)積分方程26
• 2.2.2 磁場(chǎng)積分方程26-29
• 2.2.3 混合場(chǎng)積分方程29
• 2.2.4 介質(zhì)目標(biāo)表面積分方程29-31
• 2.3 矩量法基礎(chǔ)31-33
• 2.3.1 矩量法原理31
• 2.3.2 基于三角形平面元的RWG基函數(shù)31-33
• 2.3.3 RWG基函數(shù)的Galerkin檢驗(yàn)方法33
• 2.4 三種基于FFT快速算法33-39
• 2.4.1 稀疏矩陣正規(guī)網(wǎng)格法33-35
• 2.4.2 預(yù)修正快速傅立葉方法35-37
• 2.4.3 自適應(yīng)積分方程法37-39
• 2.5 本章小結(jié)39-41
• 第三章 積分方程快速傅里葉變換方法41-59
• 3.1 引言41
• 3.2 積分方程傅里葉變換方法原理41-48
• 3.2.1 Green函數(shù)的均勻網(wǎng)格插值原理41-43
• 3.2.2 Lagrange插值多項(xiàng)式43-45
• 3.2.3 阻抗矩陣的計(jì)算與近遠(yuǎn)場(chǎng)分離45-46
• 3.2.4 Toeplitz結(jié)構(gòu)與矩陣矢量相乘46-47
• 3.2.5 IE-FFT算法的存儲(chǔ)量47-48
• 3.2.6 IE-FFT算法的計(jì)算量48
• 3.3 IE-FFT算法的磁場(chǎng)和混合場(chǎng)積分方程48-50
• 3.4 改進(jìn)型IE-FFT算法原理50-53
• 3.4.1 改進(jìn)型單層IE-FFT算法原理50-51
• 3.4.2 高斯插值的IE-FFT算法原理51-53
• 3.5 數(shù)值結(jié)果與分析53-57
• 3.5.1 天線輻射特性分析53-55
• 3.5.2 目標(biāo)散射特性分析55-57
• 3.6 本章小結(jié)57-59
• 第四章 寬帶電磁特性的快速分析方法59-77
• 4.1 引言59
• 4.2 目標(biāo)單站RCS的傳統(tǒng)分析方法59
• 4.3 漸近波形估計(jì)技術(shù)59-67
• 4.3.1 MoM結(jié)合AWE快速掃頻原理59-62
• 4.3.2 IE-FFT算法結(jié)合AWE快速掃頻算法62-63
• 4.3.3 MoM結(jié)合AWE快速掃角原理63-66
• 4.3.4 IE-FFT算法結(jié)合AWE快速掃角算法66-67
• 4.4 最佳一致逼近方法67-73
• 4.4.1 最佳一致逼近的原理與基本公式67-70
• 4.4.2 IE-FFT算法結(jié)合最佳一致逼近快速算法原理70
• 4.4.3 AIM算法結(jié)合最佳一致逼近快速算法原理70-71
• 4.4.4 PMCHWT方法結(jié)合最佳一致逼近快速掃角原理71
• 4.4.5 GGO降維技術(shù)結(jié)合最佳一致逼近快速掃角原理71-73
• 4.5 數(shù)值結(jié)果與分析73-76
• 4.5.1 基于MoM的AWE算法快速算法73-74
• 4.5.2 IE-FFT算法結(jié)合最佳一致逼近快速算法74-75
• 4.5.3 PMCHWT方法結(jié)合最佳一致逼近快速算法75-76
• 4.6 本章小結(jié)76-77
• 第五章 高低頻混合方法的理論分析研究77-97
• 5.1 引言77
• 5.2 透析混合方法（矩量法與物理光學(xué)方法）77-84
• 5.2.1 求解PO Zone中的電流系數(shù)78-79
• 5.2.2 矩陣方程的建立79-81
• 5.2.3 阻抗矩陣與激勵(lì)向量的計(jì)算81-82
• 5.2.4 MoM-PO結(jié)合AWE快速掃頻原理82-84
• 5.3 IE-FFT與PO混合方法84-88
• 5.3.1 IE-FFT與PO混合方法原理84-87
• 5.3.2 改進(jìn)型IE-FFT與PO混合方法原理87
• 5.3.3 IE-FFT和PO混合算法結(jié)合最佳一致逼近快速掃頻原理87-88
• 5.4 數(shù)值結(jié)果與分析88-96
• 5.4.1 MoM-PO混合方法數(shù)值結(jié)果與分析88-92
• 5.4.2 IE-FFT與PO混合方法數(shù)值結(jié)果與分析92-96
• 5.5 本章小結(jié)96-97
• 第六章 高低頻混合迭代算法的理論分析研究97-109
• 6.1 引言97
• 6.2 矩量法與物理光學(xué)的迭代混合算法97-103
• 6.2.1 EI-MoM-PO原理97-100
• 6.2.2 數(shù)值結(jié)果與分析100-103
• 6.3 IE-FFT與物理光學(xué)的迭代混合算法103-108
• 6.3.1 EI-IE-PO原理103-106
• 6.3.2 數(shù)值結(jié)果與分析106-108
• 6.4 本章小結(jié)108-109
• 第七章 結(jié)束語(yǔ)109-111
• 7.1 本文內(nèi)容總結(jié)109
• 7.2 創(chuàng)新性說(shuō)明109-110
• 7.3 工作展望110-111
• 參考文獻(xiàn)111-123
• 致謝123-125
• 作者簡(jiǎn)介125-126
• 1. 基本情況125
• 2. 教育背景125
• 3. 攻讀博士學(xué)位期間的研究成果125-126

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