基于阻抗边界条件的电场积分方程分析介质涂覆目标电磁散射

摘要

涂敷目标的电磁散射分析在实际应用中一直具有十分重要的意义。尤其在雷达隐身和反隐身、雷达识别和反识别、精密制导及仿真技术领域起着极其重要的作用。因此如何准确、快速地分析涂敷目标的电磁特性，长期以来一直是计算电磁学领域的研究重点。然而由于导体与介质之间存在复杂的耦合问题使得这类问题的电磁散射存在计算复杂，计算量过大和计算机所需内存大的困难。为此，本文开展了三维任意形状介质涂敷导体目标电磁散射分析中高效求解方法的研究。
　　 本文阐述了电磁场积方程以及快速多极子算法(FMM，the Fast Multipole Method)用于加速求解导体散射问题，并介绍了求解介质问题的PMCHW(Poggio-Miller-Chang-Harrington-Wu-Tsai)积分方程方法以及其快速多极子算法的实现。
　　 传统的积分方程方法结合快速多极子算法虽然能够精确计算普通介质目标的电磁散射特性，但是对于复杂介质涂敷目标，计算时消耗的资源仍然非常多。为此本文以阻抗边界条件(IBC，Impedance Boundary Condition)为理论基础，采用三角面元网格剖分模型，通过介质涂敷目标表面上等效电流和磁流之间的关系，建立表面电场积分方程，并使用快速多极子算法来加速求解过程和降低存储需求，从而快速计算电大尺寸介质涂敷目标的散射特性。
　　 本文的研究工作为计算三维介质涂敷导电结构的电磁散射特性提供了良好的分析手段，并且文中给出了一些数值算例证明此方法的正确性与有效性，便于阻抗边界条件优化在工程中得到应用。此外，本文还讨论了涂覆介质参数特性不同时对目标的雷达散射特性的影响，给相关研究提供一个有意义的参考。