三维目标电磁散射宽角抛物线方程的双站RCS分析

摘要

近年来，伴随着计算机与电子通讯技术的迅猛发展，电磁仿真领域取得了巨大的进步。其研究领域已经涉及到军用和民用的诸多方面。传统的电磁数值方法如有限元法(FEM)、频域有限差分(FDFD)和矩量法(MOM)在计算电大目标电磁散射时，虽然有很好的计算精度，但是对计算机的配置要求很高。高频方法在求解电大物体的散射时，对计算机配置要求较低，但是计算结果误差较大。抛物线方程(PE)是波动方程的近似形式，它将三维问题转换为一系列的二维问题，一个面一个面的进行求解，能够保证一定计算精度的同时，大大节省计算资源。
　　本文主要对宽角度的三维抛物线方程方法进行了深入的研究和拓展应用，主要做了以下几个方面的研究:
　　首先介绍了三维标量抛物线方程方法的基本原理、三维矢量抛物线方程方法的基本原理以及三维宽角度抛物线方程方法的基本原理。
　　其次对三维宽角度标量抛物线方程方法进行了研究，我们在x，y，z方向分别采用了有限差分方法进行离散求解。在此基础上，推导了三维宽角度标量抛物线方程的差分格式，并通过金属散射的算例，验证了其有效性。
　　在本文的最后，我们针对宽角度抛物线方程引入了无网格方法，对轴向方向采用有限差分方法进行离散，而垂直于轴向方向的一系列切平面采用无网格的方法进行离散求解。与传统的有限差分方法相比，无网格的引入便于精确模拟复杂结构。
　　抛物线方程的轴向方向即为待求的散射方向，本文对轴向方向采用有限差分进行离散，而垂直于轴向方向的一系列切平面采用有限差分或者无网格方法进行离散求解。针对电大尺寸的复杂目标，其消耗的内存较小，且能高效的得出较准确的结果。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 研究历史与概况

1．3 本文的研究内容及安排

2 抛物线方程分析电磁散射的基本原理

2．1 抛物线方程方法概述

2．2 三维标量抛物线方程

2．2．1 三维抛物线方程的引入

2．2．2 完全匹配层(PML)的基本原理

2．2．3 散射目标的建模

2．2．4 边界条件的加入

2．2．5 近场远场转换

2．3 三维矢量抛物线方程

2．4 三维宽角度抛物线方程

2．5 本章小结

3 三维目标的宽角标量抛物线方程双站RCS分析

3．1 引言

3．2 宽角度Claerbout抛物线方程

3．2．1 宽角度Claerbout抛物线方程的原理

3．2．2 自由空间中的差分格式

3．2．3 PML中的差分格式

3．2．4 宽角度Claerbout抛物线方程的矩阵形式

3．2．5 数值算例

3．3 宽角度split-step Padé抛物线方程

3．3．1 Split-step Padé算法的原理

3．3．2 自由空间中差分格式

3．3．3 PML中的差分格式

3．3．4 数值算例

3．4 本章小结

4 三维目标的宽角无网格抛物线方程双站RCS分析

4．1 无网格抛物线方程的基本原理

4．2 标量宽角度无网格抛物线方程

4．2．1 自由空间中的标量宽角无网格抛物线方程形式

4．2．2 PML中的标量宽角无网格抛物线方程形式

4．2．3 数值算例

4．3 矢量宽角度无网格抛物线方程

4．3．1 自由空间中的矢量宽角无网格抛物线方程形式

4．3．2 PML中的矢量宽角无网格抛物线方程形式

4．3．3 边界条件的处理

4．3．4 数值算例

4．4 本章小结

5 总结与展望

5．1 全文总结

5．2 后续工作及展望

致谢

参考文献