电大尺寸口径面含腔目标电磁散射算法研究

由于强烈的工程应用背景,电大尺寸口径面含腔目标散射特性计算越来越成为人们关注的焦点。现有方法在现有计算条件下已不能满足电大尺寸口径面含腔目标散射特性计算的需求。本文正是针对这种情况,提出了采用电场积分方程方法结合部分耦合原理求得口径面等效磁流,再利用广义混合场积分方程方法求得含腔目标的整体散射特性,并结合一些加速运算的技术手段来降低计算复杂度,节约计算时间,还采用了高阶方法了来减少未知量,节约内存。 首先,本文简要回顾几十年来求解腔体及含腔目标问题的一些方法。比如将含腔目标看成闭合目标求解法,有限元法,腔体级联法等。对其进行了分析比较,并指出了其在应用上的缺点和困难。在此基础上本文提出了针对电大尺寸口径面含腔目标电磁散射特性求解中求口径面磁流的新方法,即采用电场积分方程方法结合部分耦合原理求得口径面等效磁流。 接着,本文通过对电场积分方程方法结合部分耦合原理求口径面磁流的方法以及腔体级联法的详细描述,比较了这两种方法的特点,说明了腔体级联法在求解含腔目标内问题时的复杂性和当含腔目标是电大尺寸口径面时的困难;并对广义混合场积分方程方法进行了详细介绍。 然后,针对本文所用方法中的关键技术,如多层快速多极子方法,阻抗元素奇异值的处理方法,加速迭代的手段等方法进行了讨论。本文采用多层快速多极子方法来加速矩矢相乘运算,不仅将其用于二次电流的求解中,还将此方法扩展用于电场近区场积分的求解中,即将多层快速多极子方法原来用在场源子散射体重合的情况推广到场源子散射体不重合的一般情况。 最后,为了进一步减少未知量以节约计算时间和内存,本文还结合了高阶方法。高阶方法分又为高阶建模和高阶基函数。我们分别对其作了详细介绍。 本文所有数值结果均与文献结果吻合良好,并计算了一电大尺寸口径面含腔目标,充分说明了本文方法结合多层快速多极子方法的扩