矩量法及其在分析任意导体散射与辐射特性中的应用

摘要

矩量法是一种将连续方程离散化为代数方程组的方法，是分析电磁散射与辐射问题最流行的算法之一。本文主要应用基于电场积分方程(EFIE)的矩量法(MOM)研究实际工程中遇到各种形状金属目标物体的电磁散射与辐射特性，主要是研究任意形状线天线的方向特性和阻抗特性。
　　首先，本文主要采用了脉冲基和RWG电流基函数建立矩量方程。采用三角形面元时，首先对物体表面几何形状进行模拟，然后建立电场积分方程，最后利用加略金法(基函数既是检验函数又是权函数)将电场积分方程化为矩阵方程求解未知电流系数，得到未知电流后，其他的一些参数如输入阻抗，方向特性等就很容易得到。由于 RWG基函数是低阶基函数，使用的未知元数较多，本文又试着尝试使用未知元数较少、精度较高的基于RWG高阶矢量基函数进行分析。
　　其次，采用矩量法计算电磁问题主要体现在阻抗矩阵的填充和线性方程组的求解这两个阶段。而在求解阻抗矩阵时又不可避免的出现积分奇异性。本文重点研究了阻抗矩阵的计算及积分奇异性的处理问题，采用了高斯积分法和九点积分法计算阻抗矩阵，用奇异值转移法和位势积分法很好的解决了积分奇异性的问题。
　　最后，运用实例，应用基于电场积分方程的矩量法解决任意金属物体散射与辐射问题特别是方向特性和阻抗特性(包括半波对称振子天线，八木天线，螺旋天线等)，通过编程实现，得到了一些数据和结果，为工程中进行天线布局设计等提供了理论依据。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第1章 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 发展和主要研究方法

1.3 课题的主要研究内容及本文结构

第2章 矩量法分析金属物体的电磁散射与辐射

2.1 引言

2.2 矩量法的基本原理

2.3 基函数和权函数的选取

2.4 RWG基函数

2.5 完全导电物体的电场积分方程

2.6 矩量法求解线天线

2.7 伽略金法及低阶奇异性积分形式

2.8 各种形状金属物体的电磁散射问题

2.9 本章小结

第3章 基于RWG基函数的高阶矩量法

3.1 引言

3.2 高阶基函数的构造

3.3 理想导体阻抗矩阵的建立

3.4 奇异性积分的处理

3.5 数值结果分析

3.6 本章小结

第4章 矩量法在电磁散射和辐射中的应用

4.1 引言

4.2 半波振子的表面电流及辐射特性实例

4.3 八木天线的表面电流及其辐射方向图

4.4 金属平板上的单极子天线

4.5 螺旋天线的辐射特性

4.6 本章小结

第5章 阻抗矩阵的计算及其奇异性积分的处理

5.1 引言

5.2 阻抗矩阵的计算方法

5.3 奇异性积分的处理

5.4 数值结果

5.5 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间承担的科研任务和主要成果

致谢

作者简介