梅利技术在粗糙面宽带电磁散射中的应用

摘要

矩量法(Method of Moments，MoM)以其计算精度高而被广泛应用于粗糙面电磁散射的数值仿真中，然而每次只能计算单一频率入射下的电磁散射，对粗糙面宽带电磁散射的数值计算，导致因每个频点重复计算的耗时性缺点。本文在MoM的基础上引入渐近波形估计(Asymptotic Waveform Evaluation，AWE)技术和梅利(Maehly)技术分别研究了粗糙面及其与目标复合模型的宽带电磁散射特性。首先采用AWE技术研究了二维理想导体(Perfectly Electric Conductor,PEC)粗糙面的宽带电磁散射，然后引入Maehly技术，精确快速地仿真了二维粗糙面及其与目标复合模型的宽带电磁散射，最后将Maehly技术应用到三维粗糙面宽带电磁散射的仿真研究中。主要工作如下:
　　1、介绍了矩量法(Method of Moments，MoM)和二维粗糙面建模的基本原理和基本知识，并给出了基于MoM的二维粗糙面及其与目标复合模型电磁散射的积分方程推导和矩阵方程建立的详细过程。
　　2、介绍了渐近波形估计(Asymptotic Waveform Evaluation，AWE)技术的基本原理，并将其应用于二维PEC粗糙面宽带电磁散射的仿真研究中，另针对单个采样频点精度有限的缺点引入了复频率跳跃技术(Complex Frequency Hopping，CFH)，并讨论了粗糙面的均方根高度、相关长度及入射角对宽带电磁散射特性的影响。
　　3、为克服AWE在远离采样频点区域精度有限、计算复杂度较大的缺点，将Maehly技术引入到二维介质粗糙面宽带电磁散射的仿真研究中。同时，通过与MoM每个频点重复计算结果的对比验证了其精确性和有效性。并进一步地将其推广应用到二维介质粗糙面与上方目标复合模型的宽带电磁散射中。
　　4、介绍了三维电磁散射的矢量电场积分方程原理和三维粗糙面建模的基本知识，并给出了三维锥形波的表达式。将Maehly技术扩展应用到三维粗糙面宽带电磁散射的快速仿真研究中，并对比了Maehly阶数对仿真精度的影响。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 国内外研究现状

1．3 主要研究内容与章节安排

第二章 MoM在PEC粗糙面电磁散射中的应用

2．1 常见的几种数值方法

2．2 求解积分方程的MoM的基本原理

2．3 二维粗糙面建模

2．4 矩量法在二维PEC粗糙面电磁散射中的应用

2．5 矩量法在二维介质粗糙面电磁散射中的应用

2．6 矩量法在二维复合电磁散射中的应用

第三章 AWE在PEC粗糙面宽带电磁散射中的应用

3．1 AWE的基本原理

3．2 用AWE求解PEC粗糙面的宽带电磁散射

3．3 AWE研究PEC粗糙面的散射特性

3．4 本章小结

第四章 Maehly技术在二维粗糙面宽带电磁散射中的应用

4．1 Maehly技术的基本原理

4．2 PEC粗糙面的数值计算与结果

4．3 二维介质粗糙面的数值计算与结果

4．4 二维复合粗糙面的数值计算与结果

4．4 本章小结

第五章 Maehly技术在三维粗糙面宽带电磁散射中的应用

5．1 三维矢量电场积分方程原理

5．2 三维粗糙面的建模及三维锥形波

5．3 三维PEC粗糙面及复合散射的数值结果

5．4 本章小结

第六章 总结与展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间研究成果