金属目标瞬态电磁散射特性的快速算法研究

摘要

计算电磁学对于实际电磁工程应用具有重要意义，怎样快速准确求解目标的电磁特性一直是计算电磁学领域研究的重点，经过众多研究人员多年的努力，提出了多种经典算法，这些算法极大促进了电磁学的发展。本文以时间步进时域积分方程为出发点，分别从空间和时间两个方面研究怎样快速求解目标的电磁特性。本文主要分为高阶叠层矢量基函数时间步进算法(HOMOT)和包络追踪时间步进算法两个部分。
　　本文第一部分介绍了高阶叠层矢量基函数时间步进算法的基本原理和实现过程，首先介绍了高阶叠层矢量基函数的构造过程，在此基础上，将高阶叠层矢量基函数引入到时域积分方程。利用高阶方法的特性，高阶叠层矢量基函数时间步进算法能够有效的降低分析目标电磁特性所需的内存及时间。对于电大尺寸目标，高阶叠层矢量基函数时间步进算法仍然耗费大量时间及内存。将时域平面波算法和高阶叠层矢量基函数时间步进算法相结合达到进一步节省时间，节约内存的目的。
　　高阶叠层矢量基函数时间步进算法从空间的角度实现了快速准确求解目标电磁特性，文章第二部分从时间的角度研究怎样快速准确求解目标电磁特性。该部分主要介绍了包络追踪时间步进算法的原理及具体实现过程。首先介绍了信号复数包络的构造方法，利用该方法建立基于复数包络的包络追踪时域积分方程。使用复数包络的包络追踪时间步进算法能够选用较大的时间步长，因此在仿真相同时间的情况下，能够快速完成目标电磁特性的分析。在此基础上，将包络追踪时间步进算法和自适应交叉近似算法(ACA)相结合进一步节省运行时间，实现对目标电磁特性的快速分析。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景

1．2 研究的历史和现状

1．3 本文的内容安排

2 时域积分方程简介

2．1 引言

2．2 时间步进时域积分方程及矩阵方程

2．2．1 时域积分方程的建立

2．2．2 矩阵方程的构造

2．3 计算效率分析

2．4 本章小结

3 高阶叠层矢量基函数时间步进算法及其快速算法

3．1 引言

3．2 高阶叠层矢量基函数

3．3 高阶叠层矢量基函数时间步进算法

3．3．1 高阶叠层矢量基函数时间步进算法原理

3．3．2 数值算例分析

3．4 高阶叠层矢量基函数时间步进算法结合时域平面波算法

3．4．1 时域平面波算法简介

3．4．2 时域平面波算法加速高阶叠层矢量基函数时间步进算法

3．4．3 数值算例分析

3．5 本章小结

4 包络追踪时间步进算法

4．1 引言

4．2 信号复数包络的构造原理

4．3 激励信号复数包络的构造

4．4 包络追踪时间步迸算法的原理及实现

4．4．1 包络追踪时域积分方程基本原理

4．4．2 数值算例分析

4．5 包络追踪时间步进算法结合自适应交叉近似算法

4．5．1 自适应交叉算法简介

4．5．2 数值算例分析

4．6 本章小结

5 总结与展望

5．1 本文总结

5．2 研究工作展望

致谢

参考文献