导弹头共形阵的射线寻迹及UTD参数计算

本文根据微分几何原理，导出了与导弹头并形的旋转抛物面上绕射场的UTD参数的计算公式。通过拟椭球积分得到了旋转抛物面上短程线的解析式，避免了数值方法射线寻迹的复杂性，同时简化了UTD参数的计算。这些公式是UTD法计算并形阵的辐射特性和耦合特性时所必需的。

HFSS/UTD混合法计算电大尺寸导体上的天线

采用高频方法一致性绕射理论(UTD)与电磁场计算软件HFSS相结合的方法,提高HFSS在计算电大尺寸导体上的天线时的效率和精度。文中以圆形地面上的单极子天线为例,说明了该方法的实用性。

基于时域UTD-PO的多重圆形曲边缘绕射分析方法

利用时域一致性绕射理论和物理光学的方法来分析含有多个圆形曲边缘障碍物的多重绕射模型。由于该方法利用一组简单的递推关系来代替一致性绕射理论中复杂的斜率绕射项,从而提供了一种简化的基于时域一致性绕射理论的多重绕射分析方法。数值结果表明,这种改进的基于时域一致性绕射理论的分析方法不仅能够用来准确地分析多重圆形曲边缘障碍物绕射模型,而且还能够明显减少运算时间。

UTD中介质圆柱在城市电磁态势仿真中的应用

在高频情况下,城市中的一些障碍物由于其波动性会对电磁态势预测产生不容忽视的影响。本文使用UTD方法中的介质圆柱模型模拟城市环境中的树木植被。该方法完成基本的射线寻迹,通过对比金属圆柱修正介质圆柱UTD射线场的求解,并与城市环境模型结合仿真计算了树木存在下的电磁分布,在300MHz下取得了比较理想的结果。与HoMOM的对比说明了本文方法的正确性和低耗性。

用UTD-MOM混合法有效分析大型平面阵列天线的辐射特性

采用矩量法(MOM)结合一致性几何绕射理论(UTD)来分析和计算大型平面阵列天线的辐射特性。大型天线阵列含有很多的辐射单元,单独应用矩量法求解时,未知数太多,计算速度慢。而应用MOM UTD混合方法,未知数的数量大大少于单独用矩量法时的未知数的数量。本文以振子组成的平面阵列为例,说明该方法如何应用。最后给出了数值解的结果,并与单独用矩量法得到的结果进行了比较。比较表明,该方法是有效的、准确的。

一种抑制副瓣喇叭天线的3维UTD分析

将喇叭天线的口面边缘作成曲线形状可抑制其远副瓣和后瓣电平。本文介绍了将一致性几何绕射理论（ＵＴＤ）分析由二维推广到三维，并用它对这种改进型喇叭的Ｅ面方向图进行分析的过程。文中还引用改进型喇叭和规喇叭特性的计算结果与实际测量结果，两相比较，可看到这种分析方法的准确性。

特高压输电线路对高频信号无源干扰的近似求解

随着特高压(UHV)输电工程的建设,特高压输电线路对邻近无线电台站高频信号的无源干扰是目前迫切需要解决的问题。针对矩量法求解输电线路无源干扰存在的计算量过大,无法求解线路对高频信号无源干扰的缺点,基于输电线路无源干扰面模型,提出了采用一致性几何绕射理论(uniform geometrical theory of diffraction,UTD)求解输电线路对高频信号无源干扰的思想。根据一致性几何绕射理论中的边缘绕射和表面绕射模型,研究了铁塔角钢和导线面模型在高频入射线照射下的绕射场,并介绍了该绕射场的求解方法。结合具体的工程问题,对极高频信号的输电线路无源干扰问题进行了分析研究。经验证,采用UTD方法可以实现对输电线路高频信号无源干扰问题的求解,也可反映各种线路条件下无源干扰的变化趋势。

射线跟踪技术中场强计算的改进算法

为减小通信基站附近场强的预测分布与运营后实际分布之间的误差,利用角度缓存区改进算法跟踪射线,提出场强精确算法.通过建立三套坐标系,并考虑通信基站天线下倾角、±45°极化、三瓣花布局等实际因素,推导场强之间的关系.结合天线方向图及波极化面的旋转,计算每条路径场强幅度及相位.对不同路径场强矢量合成,求出精确解.用该算法对两个实例进行计算,结果与实测值误差小于4dB.该算法及程序可用于电磁环境影响评价及场强预测.

斜入射下各向异性阻抗劈散射:表面波的绕射

各向异性阻抗劈的绕射研究对雷达探测、电波传播和高频天线设计等方面有着重要的意义。当平面波照射在各向异性阻抗表面上时,可能激励起导波模形式的表面波,在表面波的传播过程中,若遇到几何参数或者物理参数不连续的目标(例如劈边)则会产生绕射场。考虑到斜入射情况下电场与磁场的耦合,在一致性几何绕射理论(uniform geometrical theory of diffraction,UTD)框架内应用摄动原理,以及Van der Waerden方法得到斜入射情况下各向异性阻抗劈散射场中表面波的绕射场贡献。

非视距环境下超宽带信号多重绕射仿真研究

利用时域一致性绕射理(UTD)和物理光学(PO)的方法来仿真非视距环境下超宽带(UWB)信号多重绕射传播特性。由于该方法利用一组简单的递推关系来代替一致性绕射理论中复杂的斜率绕射项,从而提供了一种简化的基于时域一致性绕射理论的多重绕射分析方法。利用上述方法推导了著名的Bertoni模型的时域冲激响应,利用卷积运算可以简便地预测仿真环境下接收点的超宽带信号。数值结果表明,这种基于时域UTD-PO的分析方法不仅能够用来准确地分析多重绕射模型而且还能够明显节省运算时间;相比楔形障碍物,圆形障碍物对接收点波形的影响较小。

基于改进射线追踪和三维可视化的UWB信道仿真

结合几何光学和一致性劈绕射理论,实现超宽带确定性信道的仿真。应用类似矢量网络分析仪的原理,计算超宽带信道的时域响应和信道损耗。在应用基于镜像的射线追踪方法进行路径计算时,引入了一种控制仿真深度的方法。该方法在构建镜像树时预测每个子节点可产生的最小衰减值,并将其与期望衰减阈值进行比较的,以达到控制镜像树规模的目的。与以反射和绕射阶数控制仿真深度的方法相比,该方法在保证同样精确度的条件下能够有效地减少计算时间。为了增强仿真结果的表现形式,仿真借用3D游戏平台,实现了信道损耗的立体可视化。

高精度法矢下切割面自适应的凸曲面射线寻迹

针对电大尺寸目标难以精确解析表达带来的一致性几何绕射算法应用难问题,提出了基于三角网格、适用于任意凸曲面的射线寻迹(TM-tracing)算法。应用工程中较易获取的三角网格及其协议,设计了一种满足快速多边搜索条件的网状数据存储链表;提出了满足寻迹要求的高精度法矢求解算法;采用切割面自适应调整的弧形拟合寻迹方法实现了爬行波寻迹算法;结合一致性几何绕射理论(UTD)实现了暗区场值求解算法。任意网格曲面射线寻迹结果表明:本文提出的寻迹算法适用于包括球、柱和锥在内的任意光滑凸曲面,寻迹偏差小于1.61%,寻迹速度为2.8 s,具有一定的工程应用价值。

一致性绕射理论加速的时域积分方程方法

为计算电大平台上天线间的互耦提出一种一致性绕射理论加速的时域积分方程算法。引入一致性绕射理论中射线寻迹的方法,对占时间步进法主要计算量的迟滞积分项进行加速,以牺牲部分精度为代价,提高了时域积分方程算法的计算速度。数值算例证明了有效性。

单元极化对共形阵峰值副瓣电平影响的研究

本文研究了单元极化对共形阵副瓣电平的影响，运用一致性几何绕射理论给出了金属圆柱上任意单元极化辐射场的计算方法。对共形天线阵列的副瓣电平进行了仿真数值计算，得出了一些有意义的结论。

机载天线辐射特性并行计算与绘制技术

计算量过大是机载天线辐射特性分析的瓶颈问题,为此,提出一种基于等三角剖分的并行UTD计算与绘制算法,算法采用基于空间八叉树分割的模型框架半自动提取方法进行模型简化。给出一种全方位等三角剖分负载平衡方案,并采用sort-last并行图形绘制框架和Binary-swap图像合成算法进行并行绘制,将该算法在计算机集群上进行实现。实验结果表明,该算法能够有效节约计算时间,提高绘制效率,较好地满足了大型复杂飞行器机载天线的方向图特性分析需求。

2.5 GHz城市环境电磁态势的计算与补偿

复杂城市空间的电磁态势分布可以通过电磁场数值计算的方法进行预测。文章使用矩量法(MOM)结合一致性几何绕射理论(UTD)的方法对2.5 GHz频率下某小区环境中的电磁态势进行了仿真计算以及实际测量。场景中的树木结构在此频率下显示出比较强烈的波动性,对电磁仿真计算结果产生了不可忽略的影响,文中将其对仿真计算结果的影响进行了单独建模仿真,给出其产生影响的经验值,对仿真结果进行修正。修正结果与测量结果对比证明该经验值在该频率下可以有效补偿计算结果的缺失。

高效率计算光滑平台上远距离天线间互耦算法

为了高效率地分析光滑平台上两天线间的互耦,提出了一种计算S参数的快速算法。该方法首先通过球谐变换(spherical harmonic transformation, SHT)展开单个天线的辐射场,然后采用一致性几何绕射理论(uniform theory of diffraction, UTD)分析平台的散射场,最后通过互易定理的反应积分得到两天线间的S参数。该方法只需要对每个天线单独进行一次测量或者仿真,此后当两个天线在平台上随意旋转时,都可以高效率地求出两者之间的互耦。数值实验的结果表明,所提方法与商业软件FEKO中的矩量法/UTD混合算法的精度相当,但是前者的速度比后者更快。

复杂环境下线天线隔离度分析

讨论了一种复杂环境下线天线隔离度分析方法,此方法可以广泛运用于飞机、战车、导弹、舰船等复杂环境。采用一种矩量法(MOM)和一致几何绕射理论(UTD)的混合法,并结合二端口网络下天线间隔离度的知识来计算复杂环境下线天线隔离度。此混合法克服了单纯的矩量法难以计算电大尺寸系统中的天线,以及一致几何绕射理论的计算精度不够的缺点,最终能实现计算速度和计算精度的统一。

一种利用定向天线改善多点定位系统检测率的方法

为解决机场站坪区域多点定位系统定位检测率低的问题,基于射线追踪法与一致性几何绕射理论,建立了机场站坪区域的三维模型,仿真分析了复杂电磁环境中多点定位系统定位失败的原因与多径干扰来源,提出了抑制多径信号的定向接收天线方法。在机场站坪区域的仿真和实测结果表明,多点定位系统中采用定向接收天线的方法,可有效抑制多径干扰,显著提高多点定位系统定位检测率。

机载高频振子天线在飞机滚动面内的方向图计算

现代电子战要求在飞机上安装越来越多的雷达天线，由于金属机身的存在，雷达天线的辐射受到机身的影响。为了减少这种影响，在飞机研制、改型设计中，需要计算天线在飞机附近辐射场的分布，从而选择适当的天线安装位置。本文采用一致性几何经射理论（UTD），讨论在机身上安装高频振子天线时，飞机滚动面内的辐射场计算模型及计算结果。