综合函数矩量法在介质金属混合结构电磁散射特性分析中的应用研究

摘要

在计算电磁学领域，目标的电磁散射特性分析是一个重要的研究课题，特别是复杂媒质目标的电磁散射特性分析，一直是该领域的研究重点和难点。本文基于表面积分方程，分析了金属、均匀介质以及介质金属混合三种媒质类型周期性目标的电磁散射特性，分别利用了矩量法和综合函数矩量法作为求解手段。其中，综合函数矩量法是本文的研究重点，特别是针对介质金属混合结构的综合函数矩量法是本文的最大创新点。此外，矩量法作为一种成熟的经典算法，被本文用作综合函数矩量法的结果验证以及性能对比。本文主要工作可分为以下三个部分。
　　第一部分中，介绍了与目标电磁散射分析相关的电磁理论，具体推导了金属、介质以及介质金属混合三类目标的表面积分方程。然后，基于EFIE，PMCHW方程以及EFIE—PMCHW方程，利用矩量法分别分析了这三类目标的电磁散射特性并推导了相关的矢量计算公式。
　　第二部分中，首先介绍了综合函数矩量法的算法思想和基本原理。接下来具体介绍了利用综合函数矩量法分析目标电磁散射特性的操作方法，总结归纳出了综合函数的生成理论并给出了综合函数展开系数空间的生成方程。紧接着，通过具体的仿真算例，验证了算法有效性和准确性，并通过与矩量法对比，凸显了该算法在缩减计算内存方面的巨大优势，特别是在对于周期结构的分析中，计算效率提高明显。最后，根据综合函数矩量法的生成过程，探讨了截断误差和等效源的设置规则，分析了算法性能对于截断误差的敏感性，并为相关参数的设置提供了参考性意见。
　　第三部分中，重点介绍了综合函数矩量法在“类周期”目标中的应用。通过理论分析和数值算例说明了综合函数的生成只与目标模块的几何形状有关。借此，提出了一些算法预处理过程，使得综合函数矩量法可以适用于旋转和缩放等“类周期”结构目标中。并进一步指出，只要待分析目标的不同模块之间的几何形状具有相似性，均可以利用综合函数矩量法进行求解，并不局限于周期的概念。
　　最后，以一些具体的实验算例验证结束本文。通过暗室测量了一些典型微带贴片结构的空间RCS分布特性，并与综合函数矩量法的结果进行了对比，进一步验证了该算法的有效性。并且，针对丛林目标电磁散射特性分析实例，介绍了综合函数矩量法在实际问题中的应用，凸显了其实际应用价值。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 研究工作的背景和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 论文的主要工作及组织结构

第二章 电磁场基本理论与矩量法

2.1 电磁场基本理论

2.2 边界积分方程

2.3 矩量法

2.4 算例分析

2.5 本章小结

第三章 综合函数矩量法

3.1 SBFM基本原理

3.2 综合函数生成理论

3.3 算例分析

3.4 SBFM算法特性分析

3.5 本章小结

第四章 综合函数矩量法在“类周期”结构中的应用

4.1 SBFM在旋转“类周期”目标中的应用

4.2 SBFM在缩放“类周期”目标中的应用

4.3 SBFM在“类周期”目标中的综合应用

4.4 本章小结

第五章 综合函数矩量法的实验验证与应用实例

5.1 基于微带贴片阵列的实验验证

5.2 丛林目标的电磁散射特性分析实例

5.3 本章小结

第六章 结束语

6.1 本文工作总结

6.2 后续工作展望

致谢

参考文献

作者在学期间取得的学术成果