基于特征基函数法的电大目标电磁散射特性的研究

摘要

电磁散射问题是工程电磁场中的一个重要研究方向，而随着雷达频率的提高，工作波长的缩小，被研究的雷达目标成为电大尺寸目标，所以研究电大尺寸目标电磁散射特性具有十分重要的理论意义和实用价值。分析电大目标的电磁散射特性，一种基本思想是将大问题化为小问题求解，对目标进行空间分区，然后计算出目标的表面电流和雷达散射截面。特征基函数法(CBFM)是近几年提出的一种新方法，基于分区与高层基的概念，在构造特征基时直接包含了不同域间的互耦效应，对每个子域构造高级基函数，即代表每个子域独立解的主要特征基函数和代表子域间互耦效应的次要特征基函数，从而避免使用迭代来考虑子域间相互作用。通过选择子域尺寸的大小，可以控制矩量法系数矩阵的维数，进而可以直接使用伽略金法而不需要迭代来求解特征基函数的加权系数，是求解电大尺寸目标电磁散射问题的一种新方法。 论文首先介绍了矩量法的基本概念及基函数和检验函数，阐述了矩量法求解二维导体目标和介质目标雷达散射截面的具体步骤，其次重点介绍了特征基函数法及其基本原理，用特征基函数法分析电大目标电磁散射特性的具体思路，然后运用此方法计算了二维电大导体圆柱、导体方柱、带缝导体方柱和介质柱体的电流分布和雷达散射截面，最后将此方法应用于三维电大介质目标远区散射场的的计算与分析。 论文首次用特征基函数法系统地分析了二维和三维电大目标的电磁散射特性，并通过扩展子域边界的方法消除因对电大目标直接划分子域所引起的子域连接处电流不连续的问题。文中数值计算结果与传统矩量法的计算结果吻合良好，而计算效率却大大提高。 本文的研究，为今后进一步开展复杂电大目标的电磁散射特性和宽带雷达散射特性的研究奠定了基础，为宽带雷达和超宽带雷达的设计与开发，新型宽频带隐身材料的研究提供理论指导。

目录

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第一章绪论

1.1引言

1.2目标雷达散射截面的基本概念

1.3电磁场数值方法概述

1.4电大目标电磁散射特性分析方法

1.5特征基函数发展的历史与现状

1.6本文的主要研究工作

第二章矩量法

2.1矩量法基本原理及概念

2.2基函数和检验函数

2.2.1δ函数

2.2.2脉冲函数

2.2.3三角函数

2.2.4 RWG矢量基函数

2.3横磁场

2.3.1导电柱体

2.3.2介质柱体

第三章二维电大目标电磁散射特性的特征基函数法分析

3.1引言

3.2特征基函数法原理

3.3数值计算结果

3.3.1导体圆柱

3.3.2导体方柱

3.3.3带缝导体柱

3.3.4介质柱

3.4总结

第四章三维电大介质目标电磁散射特性的特征基函数法分析

4.1三维介质目标电磁散射的体积分方程

4.2三维介质目标电磁散射特性的矩量法解

4.2.1矩阵方程的转化

4.2.2矩阵元素的计算

4.3三维电大介质目标电磁散射特性的特征基函数法分析

4.4数值计算结果

4.5总结

第五章结束语

参考文献

致谢

硕士学习期间完成的论文和参加的科研项目