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复杂目标电磁散射的快速非均匀平面波算法

作　者: 陈涌频
导　师: 胡俊
学　校: 电子科技大学
专　业: 电磁场与微波技术
关键词: 电磁散射快速非均匀平面波算法预条件技术修正电场积分方程
分类号: TM15
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 120次
引　用: 1次
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内容摘要

复杂目标电磁散射研究长期以来广受关注,本文研究的快速非均匀平面波算法,可以快速精确的求解任意复杂目标的电磁散射问题,其多层形式的计算复杂度与多层快速多极子相当。同时,该算法较之多层快速多极子方法有明显的数值实现优势和潜在优势。本文首先回顾了电磁建模的常用分析方法,介绍了基于积分方程方法的多层快速多极子方法,及其某些潜在的缺陷,引出本文研究的快速非均匀平面波算法。接着,重点研究了二维快速非均匀平面波算法,对其复平面上的修正最陡下降路径及内插外推技术进行了深入研究。为进一步提高求解效率,将快速远场近似与之混合;采用一种新型的动态控制耦合半径的局部迭代技术。另外,本文还首次研究了基于体表面积分方程方法的快速非均匀平面波算法,成功应用于分析金属介质复合结构。在二维问题的基础上,本文继续研究了三维快速非均匀平面波算法,使之可用于处理实际三维目标。首先研究了基于电场积分方程的快速非均匀平面波算法,对索末菲恒等式(基于贝塞尔积分核)展开的格林函数进行了深入研究,分两种情形解决了修正最陡下降路径的设计问题。为改善其迭代特性和有效避免内谐振,本文进而研究了基于混合场积分方程的快速非均匀平面波算法。本文还研究了几种预条件技术,用于改善算子的条件数,进一步加速迭代,同时用数值结果对比了各自的优劣。最后,本文研究了基于一种新型积分方程形式――修正电场积分方程的快速非均匀平面波算法,用于高效求解非常规目标散射,并用前述预条件技术进一步提高该方法的计算效率。所有数值结果均与测量值或文献结果或精确方法计算结果吻合良好,数据显示计算复杂度与多层快速多极子方法相当,充分说明本算法的高效性及精确性。本文的研究工作为复杂目标尤其是电大尺寸复杂目标电磁散射提供了又一高效的分析手段。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第1章引言  9-13
  1.1 研究工作的背景和意义  9-11
  1.2 本文研究工作的主要内容  11
  1.3 本文研究工作的主要贡献  11-12
  1.4 本文的章节内容安排  12-13
第2章二维快速非均匀平面波算法  13-30
  2.1 二维模型及其积分方程  13-15
  2.2 修正最陡下降路径  15-20
  2.3 快速非均匀平面波算法  20-22
  2.4 快速远场近似快速非均匀平面波算法  22-25
  2.5 局部迭代快速非均匀平面波算法  25-26
  2.6 基于体/表面积分的快速非均匀平面波算法  26-29
  2.7 本章小结  29-30
第3章三维快速非均匀平面波算法  30-48
  3.1 三维模型及其电场积分方程  30-31
  3.2 修正最陡下降路径  31-35
  3.3 格林函数展开  35-40
  3.4 基于电场积分方程的快速非均匀平面波算法  40-42
  3.5 基于混合场积分方程的快速非均匀平面波算法  42-47
  3.6 本章小结  47-48
第4章几种预条件方法的研究  48-56
  4.1 块对角预条件方法  49-50
  4.2 近场预条件  50-51
  4.3 邻居预条件  51-52
  4.4 数值算例  52-54
  4.5 本章小节  54-56
第5章基于修正电场积分方程的快速非均匀平面波算法  56-62
  5.1 修正电场积分方程方法  56-58
  5.2 基于修正电场积分方程的快速非均匀平面波算法  58-61
  5.3 本章小节  61-62
结束语  62-63
致谢  63-64
参考文献  64-69
在学期间所撰写和发表的论文目录  69

复杂目标电磁散射的快速非均匀平面波算法

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