基于Td-FIT與Td-SBR的瞬態(tài)電磁場混合算法.pdf

1、現代通信電子設備頻譜逐漸展寬，工作頻率向更高頻段拓展，實際工程中設備與平臺的分析與設計涉及了大量的超電大尺寸、超寬帶、以及復雜結構和復雜材質目標的近場電磁輻射或散射問題。傳統(tǒng)的全波方法對計算機內存要求高，計算時間長，已經不能滿足實際工程電磁計算的需要，目前高頻漸進方法與全波方法的混合算法對解決這一難題具有更強優(yōu)勢。本文基于全時域多算法混合框架，研究了基于時域有限積分技術與時域彈跳射線法混合的瞬態(tài)電磁場數值計算方法，并用于分析設備與平臺的

2、系統(tǒng)電磁兼容問題。本文的主要工作和創(chuàng)新點可以概括為:
　　基于物理光學，推導出時域遠區(qū)電磁場的閉合表達式，將時域平面波入射理想導電平板的時域物理光學面積分退化為一維圍線積分形式。特別地，當平板圍線為多邊形時，一維圍線積分進一步退化為一閉合表達式。最終閉合表達式只需計算與多邊形頂點相關的簡單初等函數，而與頻率或者時域脈沖寬度無關。因此，可實現時域物理光學的精確、快速計算。
　　把光束追蹤技術引入到時域彈跳射線法中，解決目前時域

3、彈跳射線法中遇到的“象散問題”，實現了更高精度的計算。通過“等效入射參考平面”技術，把多次彈跳后的散射問題等效為標準時域物理光學問題，并利用本文提出的時域物理光學閉合表達式實現了高效的電磁場計算。本文基于推導出的閉合表達式從理論上分析了瞬態(tài)脈沖電磁波初次照射或多次彈跳后到達觀察方向的時域電磁場特性。
　　提出了一種基于面元局部格林函數近似的時域物理光學快速近場計算公式，具有和本文提出的時域物理光學遠場表達式同樣簡潔的閉合形式。并進

4、一步把該閉合表達式融合到時域彈跳射線法框架中，實現其射線管時域物理光學積分的快速計算。并且提出了場-源距離自適應細分技術，實現了魯棒性極高的時域彈跳射線法近場求解。
　　把時域有限差分方法中基于Kirchhoff面積分的近場-近場外推技術引入到時域有限積分方法的近場計算中，相對于傳統(tǒng)基于Stratton-Chu面積分的時域有限積分近場計算，每個場分量的外推計算完全獨立于其他分量，更為適合鑲嵌結構的Yee元胞。不同場分量的外推采用不

5、同的外推表面，避免了場值插值帶來的數值誤差，近場計算具有更高的精度。場分量外推的獨立特性也使近場計算更易于并行化。
　　提出了時域有限積分技術與時域彈跳射線法混合的電磁數值算法，基于本文實現的時域彈跳射線法、時域有限積分技術以及其高效近場求解技術，提出了全時域框架下全波方法和高頻漸進方法結合的混合算法。本文推導了區(qū)域間瞬態(tài)電磁場電磁耦合計算的差分表達式，并采用“順序傳遞”方法實現混合算法時域場值迭代。通過時域電磁場的因果特性分析，