本文關鍵詞：基于電磁場積分方程的快速混合算法的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：未來戰(zhàn)爭,將是覆蓋陸�？仗斓亩鄬哟稳轿坏母呖萍紝�,因而對雷達系統(tǒng)設計技術有了深層次的要求。在雷達系統(tǒng)設計中,對于電大復雜目標的散射特性、復雜天線結構和復雜載體平臺的輻射特性的研究變得尤為重要。本文切實多個預研項目相結合,著重分析了積分方程快速傅里葉變換方法以及基于電磁場積分方程的高低頻混合電磁算法,并將其結合各類掃頻方法,從而能夠快速計算目標的寬帶電磁散射特性和天線的寬帶電磁輻射特性。本文的主要工作可概括以下:1)詳細介紹了電場積分方程(EFIE)、磁場積分方程(MFIE)和混合場積分方程(CFIE),且在適用范圍、計算精度及其優(yōu)缺點等方面作出進一步的分析。最后為了處理在電大問題和電特大問題求解時,矩量法計算資源不足的問題,介紹了三種基于快速傅里葉變換(FFT)的算法:稀疏矩陣正交網格法、預修正快速傅里葉變換法和自適應積分方法。2)重點研究了積分方程快速傅里葉變換方法,并進一步分析了其基本原理和實現過程。包括格林(Green)函數的插值,拉格朗日(Lagrange)插值多項式,阻抗矩陣的稀疏化處理,應用FFT對矩陣矢量相乘進行加速以及其計算復雜度和計算量;然后進一步分析了IE-FFT的磁場以及CFIE。3)進一步分析了兩種改進型IE-FFT算法。在空組的概念基礎上,提出了一種以子域快速傅里葉變換為基礎的改進型單層IE-FFT算法,舍棄了規(guī)則網格中的空網格,笛卡爾網格的存儲從全局網格變?yōu)榱朔强站W格;另一種改進型IE-FFT算法采用了高斯插值算子來優(yōu)化插值過程,在精度要求相同的情況下,高斯插值過程的網格間距可以大于拉格朗日插值過程,因此可以優(yōu)化IE-FFT算法的網格間距精度。4)詳細介紹了漸近波形估計以及最佳一致逼近技術,分別從理論基礎、計算公式及實現過程等方面作出了分析。進一步將其與積分方程方法(包括MoM和IE-FFT等)相結合,從而快速分析寬頻帶寬角域的電磁問題。最后用算例來比較各種算法在計算復雜度,精度與效率等方面的優(yōu)點和缺點。5)詳細介紹了矩量法與物理光學混合方法的原理,并進一步描述了算法計算過程的流程圖。研究了IE-FFT與PO混合方法,使快速算法與高頻近似方法能更好的結合在一起,它擴展了高低頻混合算法。運用基于混合場方程的改進型單層IE-FFT方法,簡化了近場修正過程,并對無效的笛卡爾投影網格進行舍棄處理。改進型單層IE-FFT與PO混合方法,進一步結合最佳一致逼近技術,使得可以高效計算寬頻帶電磁問題,并給出了此算法的均方根誤差。6)從矩量法與物理光學的迭代混合算法中,提出了IE-FFT與物理光學的迭代混合算法,詳細介紹了兩種算法的原理并給出了迭代過程的流程圖。本文提出的混合迭代方法避免了計算和存儲耦合矩陣和互阻抗矩陣。從準確度、存儲量、計算量以及計算時間等幾個方面對算例進行研究。與傳統(tǒng)MoM-PO方法相比,迭代混合算法減少了計算機內存,提升了計算效率;將最佳一致逼近技術與此算法相結合,使得在寬頻帶問題上可以高效電磁分析。
【關鍵詞】：矩量法 混合場積分方程 積分方程傅里葉變換方法 矩量法與物理光學混合算法 最佳一致逼近技術
【學位授予單位】：西安電子科技大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：O441.4
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 符號對照表12-14
• 縮略語對照表14-19
• 第一章 緒論19-25
• 1.1 研究背景和意義19-20
• 1.2 國內外研究歷史和現狀20-22
• 1.3 本文的內容安排22-25
• 第二章 FFT技術加速矩量法原理25-41
• 2.1 引言25
• 2.2 電磁場積分方程25-31
• 2.2.1 電場積分方程26
• 2.2.2 磁場積分方程26-29
• 2.2.3 混合場積分方程29
• 2.2.4 介質目標表面積分方程29-31
• 2.3 矩量法基礎31-33
• 2.3.1 矩量法原理31
• 2.3.2 基于三角形平面元的RWG基函數31-33
• 2.3.3 RWG基函數的Galerkin檢驗方法33
• 2.4 三種基于FFT快速算法33-39
• 2.4.1 稀疏矩陣正規(guī)網格法33-35
• 2.4.2 預修正快速傅立葉方法35-37
• 2.4.3 自適應積分方程法37-39
• 2.5 本章小結39-41
• 第三章 積分方程快速傅里葉變換方法41-59
• 3.1 引言41
• 3.2 積分方程傅里葉變換方法原理41-48
• 3.2.1 Green函數的均勻網格插值原理41-43
• 3.2.2 Lagrange插值多項式43-45
• 3.2.3 阻抗矩陣的計算與近遠場分離45-46
• 3.2.4 Toeplitz結構與矩陣矢量相乘46-47
• 3.2.5 IE-FFT算法的存儲量47-48
• 3.2.6 IE-FFT算法的計算量48
• 3.3 IE-FFT算法的磁場和混合場積分方程48-50
• 3.4 改進型IE-FFT算法原理50-53
• 3.4.1 改進型單層IE-FFT算法原理50-51
• 3.4.2 高斯插值的IE-FFT算法原理51-53
• 3.5 數值結果與分析53-57
• 3.5.1 天線輻射特性分析53-55
• 3.5.2 目標散射特性分析55-57
• 3.6 本章小結57-59
• 第四章 寬帶電磁特性的快速分析方法59-77
• 4.1 引言59
• 4.2 目標單站RCS的傳統(tǒng)分析方法59
• 4.3 漸近波形估計技術59-67
• 4.3.1 MoM結合AWE快速掃頻原理59-62
• 4.3.2 IE-FFT算法結合AWE快速掃頻算法62-63
• 4.3.3 MoM結合AWE快速掃角原理63-66
• 4.3.4 IE-FFT算法結合AWE快速掃角算法66-67
• 4.4 最佳一致逼近方法67-73
• 4.4.1 最佳一致逼近的原理與基本公式67-70
• 4.4.2 IE-FFT算法結合最佳一致逼近快速算法原理70
• 4.4.3 AIM算法結合最佳一致逼近快速算法原理70-71
• 4.4.4 PMCHWT方法結合最佳一致逼近快速掃角原理71
• 4.4.5 GGO降維技術結合最佳一致逼近快速掃角原理71-73
• 4.5 數值結果與分析73-76
• 4.5.1 基于MoM的AWE算法快速算法73-74
• 4.5.2 IE-FFT算法結合最佳一致逼近快速算法74-75
• 4.5.3 PMCHWT方法結合最佳一致逼近快速算法75-76
• 4.6 本章小結76-77
• 第五章 高低頻混合方法的理論分析研究77-97
• 5.1 引言77
• 5.2 透析混合方法（矩量法與物理光學方法）77-84
• 5.2.1 求解PO Zone中的電流系數78-79
• 5.2.2 矩陣方程的建立79-81
• 5.2.3 阻抗矩陣與激勵向量的計算81-82
• 5.2.4 MoM-PO結合AWE快速掃頻原理82-84
• 5.3 IE-FFT與PO混合方法84-88
• 5.3.1 IE-FFT與PO混合方法原理84-87
• 5.3.2 改進型IE-FFT與PO混合方法原理87
• 5.3.3 IE-FFT和PO混合算法結合最佳一致逼近快速掃頻原理87-88
• 5.4 數值結果與分析88-96
• 5.4.1 MoM-PO混合方法數值結果與分析88-92
• 5.4.2 IE-FFT與PO混合方法數值結果與分析92-96
• 5.5 本章小結96-97
• 第六章 高低頻混合迭代算法的理論分析研究97-109
• 6.1 引言97
• 6.2 矩量法與物理光學的迭代混合算法97-103
• 6.2.1 EI-MoM-PO原理97-100
• 6.2.2 數值結果與分析100-103
• 6.3 IE-FFT與物理光學的迭代混合算法103-108
• 6.3.1 EI-IE-PO原理103-106
• 6.3.2 數值結果與分析106-108
• 6.4 本章小結108-109
• 第七章 結束語109-111
• 7.1 本文內容總結109
• 7.2 創(chuàng)新性說明109-110
• 7.3 工作展望110-111
• 參考文獻111-123
• 致謝123-125
• 作者簡介125-126
• 1. 基本情況125
• 2. 教育背景125
• 3. 攻讀博士學位期間的研究成果125-126

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