一维FSS电磁散射宽带特性的快速计算

基于渐近波形估计（AWE）技术和矩量法（MOM），快速分析了一维频率选择表面（FSS）的宽带电磁散射特性，首先采用MOM法将平面波照射下FSS的电场积分方程（EFIE）转化为关于感应电流的矩阵方程，并由该方程确定频率导数矩阵方程（MEFD）；再在所考虑的频带内的某一给定频率处求解MEFD，得到给定频率处的频率导数感应电流；最后根据Pade逼近理论由给定频率处的频率导数感应电流确定周期性结构在任意频率入射波照射下的感应电流，根据FSS上的感应电流及谱域Floquet谐波模计算FSS的电磁散射宽带特性，计算结果表明，AWE能有效逼近MOM逐点扫描计算的结果，同时在计算速度上可加快十几倍。     

MOM/Lanczos-AWE算法快速求解良导体柱的RCS宽带与宽角响应

考虑导体柱的电磁散射 ,由于一般实际导体为良导体 ,若利用表面阻抗的边界条件 ,则良导体柱的电场积分方程 (EFIE)为第二类Fredholm积分方程 ;将矩量法 (MOM )应用到该积分方程时 ,该积分方程转化为第二类Fredholm矩阵方程。本文提出了一种求解第二类Fredholm矩阵方程的Lanczos AWE递归迭代快速算法 ,首先采用Lanczos技术快速求解在某一给定频率或角度时第二类Fredholm矩阵方程 ,得到在该频率或角度时良导体的表面电流分布 ;然后采用渐近波形估计 (AWE)技术求取所考虑的频段内任意频率或角度范围内任意角度时良导体的表面电流分布。根据表面电流分布预测了任意形状良导体柱的单站雷达散射截面 (RCS)的宽带与宽角响应。计算结果表明Lanczos AWE技术可大大加快MOM法的计算速度。     

AWE技术结合矩量法分析某型八木天线

应用AWE技术结合矩量法分析了某型八木天线的辐射特性。首先采用矩量法求解八木天线的电场积分方程，得到某一频率点的电流分布和输入阻抗；通过Pade逼近^[5]获得任意频率的导纳，从而得到该型八木天线的频率响应；给出了天线上的电流分布、输入导纳以及辐射方向图，对AWE／MOM与MOM的计算结果进行了比较，两者比较接近，但AWE／MOM可大大加快计算速度。     

AIM结合渐近波形估计技术快速分析目标宽带电磁散射特性

该文将自适应积分方法(AIM)与渐近波形估计(AWE)技术结合快速计算了目标宽带雷达截面(RCS)。通过渐近波形技术实现快速扫频,利用自适应积分(AIM)稀疏存储稠密阻抗矩阵及阻抗矩阵的频率导数,并加速求解泰勒展开系数中的矩阵与矢量相乘计算,提高了计算速度并降低了内存需求。通过结合自动微分技术,计算了该方法所需的格林函数关于频率的高阶导数。数值结果表明,与传统AIM逐点计算相比,该方法在不失精度条件下大大地降低了计算时间。     

分层粗糙面电磁散射的矩量法研究

本文主要采用矩量法(method of moment MOM)研究了分层粗糙面的电磁散射特性,首先给出了该散射问题的积分方程和矩阵方程,然后通过与时域有限差分(finite difference time domain FDTD)计算结果的对比说明了本文所提算法的有效性,最后讨论了分层粗糙面的均方根高度、相关长度以及两层粗糙面之间的距离对双站散射系数的影响。     

双层错位频率选择表面的电磁特性分析

针对双层频率选择表面(FSS)在曲面应用中容易出现单元错位问题,基于耦合积分方程建立错位FSS结构的理论分析模型,分析了双层错位FSS的电磁特性.采用谱域矩量法并结合周期性边界条件,将各层单元表面电流的计算范围限定在一个周期内;对于错位层FSS单元被周期边界截断的情况,考虑了周期边界上导体表面电流的连续性;选用RWG(Rao-Wilton-Glisson)基函数描述导体表面的感应电流,以实现对任意形状FSS单元的数值计算.以方环形贴片单元为例验证了算法的准确性,并考察了周期边界的电流连续性对FSS电磁特性的影响,分析了层间距、入射极化方向和错位量等参数对错位FSS结构散射特性的影响.     

矩量法结合AWE技术分析阵列天线

从工程角度出发,应用AWE技术结合矩量法分析阵列天线的辐射特性。首先采用投量法求解阵列天线的电场积分方程,得到某一频率点的电流分布和输入阻抗;然后通过Pade逼近获得任意频率的导纳,从而得到阵列天线的频率响应;最后针对一六单元八木阵列天线进行分析,给出了天线上的电流分布、输入导纳以及辐射方向图,并对AWE/MOM与MOM的计算结果进行比较,两者比较接近,但AWE/MOM可大大加快计算速度。     

光在一维随机分布光子晶体中的传播

用特征矩阵法计算了光波在一维随机分布的光子晶体中的传播规律,与周期性结构相比较,在此种结构的光子晶体中带隙结构几乎消失,光波透射率与随机度、频率、介质层数均有关。     

单环频率选择表面的传输系数分析

简要介绍了利用谱域伽略金法计算平面频率选择表面传输系数的方法。该方法以平面波谱展开和傅里叶变换为基础,在谱域中应用弗洛凯定理建立方程。采用屋顶基函数作为子域基函数表示感应电流,通过矩量法求解频率选择表面上的感应电流,进而求得传输系数。给出了某工程使用的单环频率选择表面的设计,计算结果与测试结果一致。     

同心导体圆盘-圆环结构散射场的一种分析方法

本文从电场积分方程出发,经傅氏变换,并分离出电荷对散射场的贡献,导出了平面波投射于同心圆盘-圆环结构时,分析散射场的一个形式简单且便于求解的积分方程。当平面波正投射时解法尤为简单。据此求解圆盘和/或圆环结构上感应电流分布和相应的散射场。为验证本方法的准确性,对圆盘雷达散射截面(RCS)的计算结果与精确解进行了比较,结果吻合很好。文中还给出了当平面波正投射时,同心圆盘-圆环结构上感应电流各分量的幅度分布和散射场分布。     

一种快速分析多导体宽带电磁散射的方法

应用特征基函数法和渐近波形估计技术分析了二维多导体目标的电磁散射特性。特征基函数法对问题中的每个子域构造了一种包含散射问题不同域间的耦合效应的高级基函数,降低了生成的全局矩阵维度,从而可以对矩阵进行快速求解得到目标的表面电流,并结合渐近波形估计技术计算目标的宽带雷达散射截面。数值计算表明:计算结果与矩量法逐点计算结果相吻合,计算效率大大提高。     

渐近波形估计技术在线天线分析中的应用

叙述了矩量法(MOM)结合渐近波形估计(AWE)技术快速求解天线宽带输入阻抗的一般步骤,并将AWE技术拓展应用到阵列方向图的求解中.AWE技术的计算结果与经典矩量法计算的结果和SuperNEC的仿真结果比较,三者吻合很好,从而证明了该方法的精确性,同时也显现出了渐近波形估计技术可以大大减少计算时间的优势.     

Fast computation of wideband RCS using characteristic basis function method and asymptotic waveform evaluation technique

The Asymptotic Waveform Evaluation (AWE) technique is an extrapolation method that provides a reduced-order model of linear system and has already been successfully used to analyze wideband electromagnetic scattering problems. As the number of unknowns increases, the size of Method Of Moments (MOM) impedance matrix grows very rapidly, so it is a prohibitive task for the computation of wideband Radar Cross Section (RCS) from electrically large object or multi-objects using the traditional AWE technique that needs to solve directly matrix inversion. In this paper, an AWE technique based on the Characteristic Basis Function (CBF) method, which can reduce the matrix size to a manageable size for direct matrix inversion, is proposed to analyze electromagnetic scattering from multi-objects over a given frequency band. Numerical examples are presented to illustrate the computational accuracy and efficiency of the proposed method.     

低频超宽带SAR定标体散射特性

低频超宽带合成孔径雷达辐射定标过程中,定标体的散射特性表现为低频谐振散射特性。常规散射特性计算方法如矩量法中的广义阻抗矩阵在谐振频率点上条件数过大,导致计算不准确。本文给出了基于奇异值分解的方法得到较为精确的计算值。为了克服矩量法每次只能计算一个频点的散射特性,本文给出了基于渐进波形估计的方法,获得定标体超宽带散射特性。     

AWE在双负媒质宽频散射分析中的应用

该文旨在利用渐近波形估计(AWE)技术来研究双负媒质(DNG)的电磁散射特性。文章首先从双负媒质(DNG)的本构关系出发,推导出DNG的PMCHWT方程,从而解出单频率入射波下的电流和雷达散射截面(RCS);通过对阻抗矩阵元素的处理,实现了阻抗元素高阶导数的求解,成功的将AWE技术应用于DNG宽频电磁计算领域。计算实例表明:AWE计算的结果能很好地逼近精确解,同时大大提高了计算效率。     

渐近波形估计技术用于介质柱宽角度RCS的计算

基于渐近波开估计（AWE）技术和矩量法（MOM）快速预测任意形状非均匀介质柱体的单站雷达散射截面RCS方向图,采用矩量法求解介质柱的电场积分方程,得到介质柱在某一给定方向入射波照射下的极化电流,然后利用AWE技术将任一角度入射波照射下的极化给定角度附近展开成Taylor级数,通过Pade逼近将Taylor级数转化为有理函数,由此可获得介质柱在任一角度入射波照射下的极化电流,进而计算出RCS方向图。计算结果表明AWE完全能逼近MOM精确计算的曲线,同时可加快计算速度。     

预处理结合AWE技术求解导体目标RCS

采用渐近波形估计技术(AWE)和预处理技术求解导体目标的宽带雷达散射截面(RCS)。应用矩量法求解导体目标的电场积分方程,通过构造预条件算子,使由矩量法得到的阻抗矩阵稀疏化,从而计算导体表面电流时变得简便,再结合渐近波形估计(AWE)技术计算导体目标的宽带雷达散射截面(RCS)。实例结果表明,该方法在计算电大导体目标时具有较高的计算效率和很好的精度。     

渐近波形估计应用于地限大导体平面上凹槽散射场宽角度方向性函数的快速获取

本文基于渐近波形估计（AWE）技术和矩量法（MOM）快速预测无限大导体平面上任意形状凹槽的散射场方向性函数。用矩量法求解得到给定方向入射波照射下凹槽口径磁流,用AWE技术得到任意方向人射波照射下口径磁流,进而计算出散射场的方向性函数。计算结果表明AWE能逼近MOM计算结果,同时在计算速度上可提高几十倍。