多介质导体复合目标的快速电磁散射分析

研究了多个介质-导体组合结构目标的快速电磁散射分析方法。基于矩量法的混合场表面积分方程(JMCFIE)不仅能有效地对具有多区域连接结构的组合目标进行精确电磁建模,而且能够得到一个良好条件数的阻抗矩阵。采用多层快速多极子方法(MLFMA)降低内存需求和计算复杂度,并将多层快速多极子并行化,准确分析了复杂电大尺寸组合目标的电磁散射特性。     

超大电尺寸目标的物理光学高效算法分析

根据物理光学理论、理想导体边界条件和阻抗边界条件,建立了理想导体及有耗介质涂敷其表面的电大尺寸平板的物理光学高效算法公式,并将此公式推广到圆柱和球等相似表面。通过计算,给出了平板及圆柱的验证结果。以一个超大电尺寸目标RCS的计算实例充分证明了该方法的高效性和实用性。     

基于有限差分法的三维飞机RCS计算

简单介绍了时域有限差分法(FDTD)的基本理论,并与其他几种数值方法进行了比较;探讨了完全匹配层(PML)在FDTD中的设置;应用FDTD程序计算了三维介质球的双站RCS,并与文献结果对比说明该程序的有效性;在此基础上计算了简单三维飞机的RCS,并对结果进行了讨论.说明该方法可以精确计算大尺寸复杂目标的RCS.     

三角面元数据模型FDTD网格生成技术

提出了一种将描述目标表面形状的三角面元数据转换为时域有限差分(FDTD)目标几何模型的投影求交方法,根据目标的介质信息得到相应位置Yee元胞的电磁参数,得到目标的FDTD电磁模型．给出了典型目标金属球和圆柱的FDTD网格模型,计算得到的雷达散射截面(RCS)结果与其他方法符合很好．另外,还根据某导弹的三角面元数据给出了它的FDTD模型,并计算其后向RCS．结果表明,该方法可应用于复杂目标的FDTD计算建模．     

基于GRECO的军用复杂目标RCS数据库生成

为了更好地建立对空情报雷达装备仿真模型,通过图形电磁计算（GRECO）方法,利用Bezier曲面对军用复杂目标进行几何建模.分别运用物理光学（PO）、物理绕射理论（PTD）和等效电磁流法（MEC）,对理想导体曲面、棱边和涂覆吸波曲面实时计算高频区局部雷达散射截面（RCS）,并给出了军用复杂目标高频区RCS估算流程.通过实例求解出相应的目标RCS值,并生成了目标RCS数据库.仿真结果具有一定的工程实现价值.     

TDPO及其并行算法在电磁散射中的应用

为分析电大尺寸金属目标瞬态电磁特性,首先由逆傅里叶变换导出时域物理光学表达式,并对内存估计作了详细讨论。在此基础上,实现了基于网络并行平台MPI的TDPO并行算法,以解决利用TDPO计算超电大尺寸目标时计算时间长和由于内存限制单个微机不能计算的问题。测试了PC集群系统中并行TDPO算法的并行加速比。数值结果表明,N个性能相同的微机并行计算所需时间约为单机的1/N,大大提高了计算效率。     

介质参数对吸收体电磁散射影响

二维周期渐变微波吸收体由金属基体和涂敷有耗介质构成.有耗介质的厚度、介电常数和磁导率是影响吸收体电磁散射特性的主要因素,因此有必要分析这些参数对吸收体电磁散射特性的影响.根据吸收体的二维周期性结构特点,把分析介质参数对吸收体雷达散射截面(RCS)的影响简化成分析介质参数对涂敷导体二面角RCS的影响.利用矩量法给出涂敷导体二面角的RCS随介质参数变化的计算例子,并结合天线阵列技术算出最佳介质厚度时吸收体的RCS.     

二维导体目标瞬态散射分析的混合快速算法

将时域积分方程法(TDIE)和时域物理光学法(TDPO)相结合,分析横电(TE)波入射情形下二维导体复合目标的瞬态散射特性.推导出了基于电场积分方程的显式时间步进方程.该方法将电大尺寸且表面结构平滑的目标用TDPO法求解,将电小尺寸且表面结构精细的目标用TDIE法求解.为考虑目标之间的耦合,对TDIE与TDPO进行混合迭代.数值算例中,计算了目标表面的电流响应.计算结果表明,与纯TDIE法相比,在精度相近的情况下,该混合法计算效率大大提高.     

电大平台中多天线辐射特性的快速计算

为了在有限计算机资源条件下快速分析电大平台中的天线辐射特性,基于混合场积分方程实现了自动分层的多层快速多极子方法,采用结合GMRES(l)和BiCG优点的BiCGStab(l)进行求解,给出了一种新的基于“物理邻居”的近场预条件技术,该预条件能将矩量法单元之间的主要作用量考虑在内,有效提高了BiCGStab(l)的收敛速度．以实例计算了一个尺度与真实尺寸相当的舰船模型上多根超短波天线的远场辐射特性,数值结果表明这种方法能准确、快速地分析电大平台中的天线特性．     

中间介质型烟气换热器无量纲材料成本模型

为了优化中间介质型烟气换热器(MGGH)的设计,以换热材料年成本为目标函数,基于换热器设计理论和工程造价理论中的材料成本计算方法,定义换热材料年成本、比性能价格、无量纲材料成本及其他相关的4个无量纲量温度,建立中间介质型烟气换热器成本模型及无量纲成本模型,给出求解该模型的解析法和迭代法. 通过迭代计算求解某电厂中间介质型烟气换热器的设计参数,给出材料选择方案和优化设计方案,优化前后中间介质型烟气换热器的成本理论上约降低5%. 计算得到几种工况下MGGH无量纲关系图,查阅该表所得值与理论计算值误差小于5%.     

并行区域分解法分析千波长目标散射特性

为了在资源有限的条件下快速准确地分析电大尺寸目标的电磁散射特性,给出了一种并行非重叠非共形的基于积分方程的区域分解方法．在子区域内部以及子区域间耦合的计算采用并行多层快速多极子算法进行加速．针对多层快速多极子的八叉树结构,用改进的平面波自适应划分策略提高了并行效率．子区域间的耦合使用场迭代的方式计算,避免了存储互阻抗矩阵,进一步降低了内存需求．数值仿真实例表明,该方法可以高效地解决上千波长目标的散射问题．     

基于FDTD瞬态分析的三维目标宽带RCS频率响应的快速获取

采用基于时域有限差分法(FDTD)的瞬态分析来快速获取三维目标宽带RCS频率响应.叙述了常规FDTD方法的原理,并研究了瞬态分析计算宽带RCS频率响应的过程.随后使用程序计算了导体立方体和各向同性介质立方体的频率响应情况,并与文献上的结果进行对比,证明了该算法有良好的计算精度和效率.随后计算了导体开槽空心球体和各向同性介质开槽立方体的宽带RCS频率响应特性,并对结果进行了分析.以上结果都说明该方法可靠、高效和准确.     

基于CRE和MPI的腔体RCS快速并行计算

根据波前Q矩阵的定义点总位于波束轴上极值点的特点,提出了三维复射线近轴近似相位校正因子计算公式.该公式不用考虑主方向和主曲率的计算和坐标旋转,直接计算相位校正因子,从而简化了复射线展开法(CRE)的近轴近似计算.在此基础上提出了按RCS计算角度间隔分配计算任务的大粒度计算并行计算方法.计算结果显示电大尺寸开口腔体的RCS计算速度相对于传统的射线弹跳法提高了两个量级.     

太赫兹频段复杂目标雷达散射截面测量与验证

针对太赫兹频段范围内对复杂目标的雷达散射截面(radar cross section,RCS)测量存在系统信噪比低,测量精度低,测量能力难以满足需求;复杂目标RCS理论求解困难,测量数据分析缺乏理论支撑,难以有效评估测量结果及系统性能问题,搭建一个基于矢量网络分析仪的微波倍频太赫兹RCS测量系统,该系统可以产生多个频段的太赫兹波,实现多频段复用.该系统的信号在频率、幅值和相位上具有较好的稳定性,有望提高RCS的测量精度.利用该系统对复杂目标模型(吉普车和卫星)在220 GHz和440GHz频段下进行测量(方位角0°～360°,俯仰角0°),并采用不同方法 (与计算值比对、计算模型对称部位测量值差值)对系统测量性能进行分析验证.结果表明,该系统能够在太赫兹频段实现对复杂目标散射特性的测量,可用于太赫兹雷达系统及太赫兹频段缩比测量的研究.     

二维磁等离子体目标FDTD分析的移位算子方法

采用移位算子(SO)方法把时域有限差分(FDTD)法推广应用于二维磁化等离子体中.证明电磁波横向入射二维轴向磁化等离子体目标情形下,电磁波可按目标的轴向分解为横电波(TE波)和横磁波(TM波),而且TM波的散射特性与外磁场无关,而TE波的散射特性与介质电磁参数密切相关,同时对其物理原因进行了分析.采用SO方法处理磁化等离子体频域本构关系,得到该情形下目标电磁散射的SO-FDTD迭代计算公式.计算了轴向磁化等离子体涂敷Von Karm an型导体柱的TE波双站雷达散射截面(RCS),分析了涂层厚度以及等离子体参数对其双站RCS的影响.结果表明,恰当地选择等离子体参数能有效地减少目标在一定散射角范围内的RCS.     

一种目标单站RCS的快速计算方法

基于矩量法,分析了目标单站雷达散射截面(RCS)的计算方法. 当进行扫角计算时,平面波入射角度的变化只会对右端电压矩阵产生影响,左端阻抗矩阵不会发生变化. 根据这一特点,提出了一种基于高斯消元法的单站RCS快速计算方法. 对第1个角度,记录下消元过程,并将阻抗矩阵转换为乘积因子矩阵. 在对其余角度的矩阵方程求解时,只需对变化的右端电压矩阵按照第1个角度的消元过程进行相应计算即可,从而加快了整体角度范围的单站RCS计算.     

多脉冲雷达目标RCS特性测量

利用雷达方程推导了测量雷达目标截面积(RCS)的理论公式,并且给出了测量RCS的结构框图.在中带多脉冲多目标情况下,对目标特性RCS时间序列进行了模拟和检测.其具体过程是采用已知目标的RCS时间序列作为参照,以及距离、角度等参数信息,通过对比分别获得每个被测目标的RCS时间序列,经比较,其值与理论上的RCS数值以及变化起伏几乎一致.     

飞行器变尺度缝隙结构RCS计算分析

飞行器缝隙结构特征在其整机结构中的数量众多,会形成较弱的散射源,在雷达隐身探测时不可忽略.在不同极化方式下,对变尺度缝隙结构进行建模,并运用FEKO软件计算X波段时的雷达反射截面(RCS),分别与无缝金属平板和等宽度尺寸金属平板进行对比,计算结果证明变尺度缝隙结构的电磁散射强度随着其宽度尺寸的增大而增强,与缝隙的深度成正比.     

NURBS曲面建模用于低RCS复杂目标可视化电磁计算

利用NURBS曲面对一类低RCS杏仁体目标进行建模；通过物理光学法(PO)、等效电流法(MEC)分别求解复杂目标面元与棱边散射；根据爬行波理论求解爬行波效应。由总场求得低RCS复杂目标的雷达散射截N(RCS)，与实验结果比较，获得令人满意结果。     

电大尺寸开口腔体的RCS计算和控制

通过对涂敷吸波材料的理想导体表面阻抗边界条件和反射系数的在薄涂层和大角度入射时的近似,结合物理光学近似得到了处理涂敷吸波材料腔体的物理光学迭代(IPO)公式．在此基础上采用初值继承算法和前后向迭代结合的快速IPO方法计算了采用S弯和在腔体内壁涂敷吸波材料对腔体雷达截面(RCS)的减缩效果．计算结果显示结合这两种方法可对电大尺寸开口腔体的后向RCS达到20dB的减缩作用．