应用于平面FSS的有限元边界积分法

摘要

本文首先介绍了频率选择表面的基本概念，包括频率选择表面的结构、电磁特性、应用以及各种数值分析方法在其上的应用。简单介绍了有限元在电磁散射计算上的发展，并就有限元方法在FSS特性分析应用的前人成果给以简介。文中使用的有限元展开基函数为矢量棱边元基函数，给出了二维和三维网格基本单元的展开式形式。本文所涉及的FSS结构为单层平面无限FSS阵列，因此对这种结构的场的基本构成的理解很重要。首先推导出弗洛盖模的标量和矢量形式，举例说明了传输反射曲线的形式及受介质层的影响方式。 应用有限元和边界积分方程结合的方法分析单层平面FSS阵列。推导出有限元泛函表达式，给出分析这种问题的边界条件的处理方法。利用Fortran语言编制程序对网格进行剖分和有限元计算程序，给出两种结构的计算结果。 利用HFSS10.0有限元分析软件对平面FSS阵列进行了仿真，给出仿真的基本理论依据和仿真的方法，并给出四种结构的仿真结果。

目录

文摘

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第一章绪论

1.1频率选择表面简介

1.2有限元方法简介

1.3有限元方法应用于FSS的发展

1.4小结

第二章矢量有限元方法

2.1有限元方法概述

2.2二维棱边元

2.2.1矩形单元

2.2.2四边形单元

2.2.3系数矩阵的计算

2.3三维棱边元

2.3.1立方体单元

2.3.2六面体单元

2.3.3系数矩阵计算

2.4小结

第三章研究对象——平面FSS阵列的场分析

3.1简介

3.2波分析

3.2.1 Fluoquet展开式的推导

3.2.2任意栅格的矢量模形式

3.3表面附近的场

3.4典型FSS单元的传输反射曲线

3.5小结

第四章有限元-边界积分法分析频率选择表面

4.1序言

4.2算法

4.2.1研究对象模型

4.2.2泛函表达式

4.2.3积分边界的表示

4.2.4泛函的有限元离散

4.2.5导体边界条件和周期边界条件的强加

4.3稀疏矩阵的存储和求解

4.3.1整刚矩阵的变带宽一维存储

4.3.2存储后的LDLT分解法

4.3.3有限元矩阵方程的求解

4.4系数矩阵的处理

4.5计算实例及结果分析

4.6小结

第五章应用HFSS软件分析频率选择表面

5.1序言

5.2所使用的理论

5.3仿真过程

5.4一些其他表面的仿真结果

5.5结果的分析和讨论

5.6小结

结束语

参考文献

作者在读研期间科研成果

致谢

附录