文档介绍：南京航空航天大学
硕士学位论文
矩量法及其与IPO的混合法研究复杂目标电磁辐射与散射
姓名:李茁
申请学位级别:硕士
专业:电磁场与微波技术
指导教师:徐金平
20040101
摘要本文主要应用基于电场积分方程的矩量法芯扛丛有巫吹慕鹗粼体上多种线天线的电磁辐射问题以及复杂形状金属目标的电磁散射问题。。随着现代天线技术的发展,在舰船上装备了大量不同频段不同类型的天线,这些天线大大提高了舰艇的通信、导航、防御、武器控制和作战指挥能力。但是如果全舰的电磁兼容性存在较大问题,它对舰艇的安全和战斗任务的完成也会构成很大威胁,其中舰船天线优化布局是研究重点之一。当通讯天线安装到舰艇或飞机上,其电磁特性会因天线本身和载体间的耦合而发生变化,考虑到载体对天线的影响,在计算时,两者应作为一个整体进行分析。另一方面,飞机、导弹和舰船等军事目标本身的雷达散射截面彩侨嗣鞘指行巳さ奈侍猓愿貌问性げ馔会遇到上述问题的困扰。本文使用积分方程类方法,对一些简单和复杂金属载体上的线天线以及金属目标本身的电磁特性进行了研究,完成了有关数值方法的理论建模和程序实现,所涉及的方法主要包括基于电场积分方程的矩量法狹偷锢砉庋Х。首先通过成熟的砑屑负谓:屯褡远史植⒔岷献孕斜嘀频慕涌程序单独提取网格数据,为矩量法程序的运算做好了前置处理工作;应用基于电场积分方程的矩量法解决任意形状金属体在均匀平面电磁波照射下表面电流的计算及其电磁散射问题,得到了一些数据结果;应用基于电场积分方程的矩量法和线面混合基函数解决任意形状金属载体上线天线的散射与辐射问题ㄖ钡枷咛煜撸菪煜撸琄中翁煜叩,为工程中进行天线布局设计、治龅扔τ锰峁┝死砺垡谰荩将矩量法与迭代物理光学法结合解决带有槽缝结构的二维电大尺寸目标的电磁散射问题,并将解决的问题范围拓展到三维电大尺寸金属目标的情况,为混合方法的研究提供了一定的参考依据。关键词:边界积分方程矩量法迭代物理光学法混合方法矩最法及其与的混合法研究复杂目标电簂辐射与散射
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绪论研究工作的背景据美国贝尔实验室分析论证,在一项新的工程开始阶段,采用数模分析技术,就能及早地发现和消除%的电磁干扰问题。侍庠绞窃谠缙诒┞叮刹扇〉解决途径就越多,灵活性越大,耗用的人力、物力就越少,效费比越佳。本文工作正是在这样的前提下围绕复杂载体上天线的电磁兼容问题展开的,对载体上天线进行了一些数模分析,并得到了一些数值结果。众所周知,舰船等复杂载体电磁兼容是能满足载体上所有电子系统都兼容且不相互干扰的工程状态。载体上天线的电磁兼容性技术主要是研究减少和消除天线和各系统间的电磁干扰和外界的电磁干扰,减少其危害,保障人员和武器等的安全,提高复杂平台天线和系统的抗干扰能力,实现天线和系统的电磁兼容,最大限度地发挥军舰等武器平台上天线和各种电子设备的效能,以使其能发挥其最大战斗力的技术。再者,复杂形状目标的电磁散射问题以及复杂载体上天线的辐射问题是现代军事技术和相关民用技术中经常遇到的问题。前者包括飞机、舰船、坦克等目标的雷达散射截面⒁碛敕匆恚缓笳甙ㄗ霸赜谇笆鑫锾迳系奶煜叻浞较蛲肌⑻线输入阻抗、天线间互耦及其近场的电磁兼容等问题。对于复杂目标的电磁散射及其上天线的辐射问题,若进行实际建模再进行实地测量,费用是相当可观的,而且耗时也很长;而采用计算机辅助设计和分析/,其数值建模又很困难。因此此类问题是相当棘手的。目标复杂的意思是指在目标上存在有电小尺寸的细节疚慕鎏教纸鹗粑锾宓电磁问题,故材料复杂性不在考虑之内H绻勘晔堑绱蟪叽绲模彝笔瞧交模我们可以使用电磁波的类光性进行高频近似,光线是极高频率的电磁波,按直线传播,处理起来简单得多。目标的几何复杂性令其在工作频率下无法单纯使用各种高频的近似方法来进行研究。因此可以采用混合方法,即低频与高频方法的结合来完成数值上的分析与模拟。。诚然一些快速算法如,燃际跞绱汉笾袼癜阈似穑遣皇潜文研究的重点。矩燎法及其与你戏ㄑ芯扛丛幽勘甑绱欧溆氤ㄉ
电磁学的发展和计算电磁学的主要方法回顾电磁学的历史,是很有趣的。科学与艺术一样,起步时都具有游戏性质。但到了后来,。今天看来,至少到世纪末为止,没有哪一种理论所起的作用能比得上电磁理论对人类社会生活发生的极其伟大的指导作用。在电磁理沦形成以前,人类的活动中没有电报、电灯、电话、收音机、雷达、电视机,更没有发电机、电动机、变压器等。而这一切都是电磁理论