用時域積分方程法分析金屬介質(zhì)目標(biāo)的時域電磁散射.pdf

1、長期以來，頻域方法在計算電磁學(xué)領(lǐng)域一直占有主導(dǎo)地位，由于對模擬超寬帶信號和非線性系統(tǒng)的需求日益增加，急需尋求一種能夠快速精確和穩(wěn)定地模擬和分析任意復(fù)雜金屬介質(zhì)混合結(jié)構(gòu)的有效算法，而時域方法在分析電磁散射、輻射問題有著無可比擬的優(yōu)勢，因此利用時域積分方程求解目標(biāo)散射成為計算電磁學(xué)領(lǐng)域中一個非常重要的方向。利用傳統(tǒng)的基于時間步進算法求解時域積分方程存在兩個缺點：一是后時穩(wěn)定性不好；二是計算效率低下。這兩個缺陷嚴(yán)重制約了時域積分方程算法的發(fā)展

2、。中外許多學(xué)者為了改善時域積分方程的缺點做了許多工作，目前后時穩(wěn)定性問題已經(jīng)得到了比較好的克服，但是計算效率的問題卻很難得到有效解決，特別是對于金屬介質(zhì)混合目標(biāo)未知量大的情況下，計算效率成為急需解決的問題。本文介紹了一種利用卷積積分方法代替?zhèn)鹘y(tǒng)方法計算時域阻抗矩陣來求解時域積分方程并應(yīng)用于金屬非金屬組合目標(biāo)，這種方法在保證精確性和后時穩(wěn)定性的同時有效的提高了計算效率。 首先，本文分別介紹了理想導(dǎo)體目標(biāo)、介質(zhì)體目標(biāo)時域積分方程理論

3、基礎(chǔ)，并詳細推導(dǎo)了時域電場積分方程方法、磁場積分方程方法、混合場積分方程方法的計算過程，介紹了矩量法求解時域積分方程和金屬非金屬組合目標(biāo)的遠區(qū)場計算方法。 其次，詳細討論了時域積分方程的時間步進算法(MOT)，從精確計算時域阻抗矩陣元素的觀點出發(fā)，詳細分析了TDIE矩量法求解過程中的奇異性處理技術(shù)。對三維金屬非金屬組合目標(biāo)散射體表面用三角貼片離散，并在空間上采用RWG基函數(shù)，在時間上采用三角型時間基函數(shù)、利用阻抗元素的精確算法計

4、算出阻抗矩陣，再運用MOT法分別求解了金屬非金屬組合目標(biāo)的時域電場積分方程，時域磁場積分方程以及時域混合場積分方程，并通過幾個典型數(shù)值算例比較了幾種形式的結(jié)果。 最后，運用了卷積積分的方法計算金屬非金屬組合目標(biāo)的阻抗矩陣，幾個典型的數(shù)值算例表明，利用該方法求解時域積分方程的結(jié)果在保證了精確性和后時穩(wěn)定性的前提下，有效的提高了計算效率。 本文的工作為分析金屬非金屬組合目標(biāo)時域電磁散射現(xiàn)象提供了有效的方法途徑，也為運用時域積