体面积分方程(VSIE)分析任意复杂频率选择结构

本文提出了一种空域体面积分方程(VSIE)分析频率选择结构的方法。VSIE可以分析任意复杂结构,包括非均匀介质或金属与介质复合问题。利用Ewald变换可加速自由空间周期格林函数(PGF)的收敛。由于自由空间PGF相对平滑,适合用于插值计算。数值仿真结果验证了本文方法的可靠性与精确性。

利用体面结合积分方程分析表面波天线辐射问题

提出了一类新型表面波天线,并分析其辐射特性。研究结合预修正快速傅里叶变换方法和矩量法的算法求解体面结合积分方程,快速准确分析金属介质混合问题。通过对比表面波天线的辐射方向图和驻波测试曲线,验证了算法的准确性。分析了该表面波天线的金属电流分布,说明该天线具有单振子天线的辐射特性,为天线高增益、小型化设计提供了思路。

基于时域体面积分方程的分块预条件方法

时域体电场积分方程性态较好,但时域面积分方程性态较差,这就造成体面耦合的时域电场积分方程在迭代求解时经常遇到收敛较慢的问题,无法满足工程需要,并且一般预条件技术获得的加速效果也不甚理想。因此,时域体面积分方程迭代求解时间过长已成为体面积分方程在实际工程应用中的核心问题。针对时域体面电场积分方程矩阵性态差的问题,提出一种引入分块预条件方法(BMP),可以加快矩阵迭代收敛的速度。将时域体面积分方程的矩阵分解成3块矩阵相乘的形式,而这3块矩阵都是稀疏的,并通过几个体面算例说明该预条件技术的效率。

基于改进的体面积分方程区域分解方法高效求解有限大频率选择表面结构的电磁散射特性

针对复杂的有限大频率选择表面(frequency selective surface, FSS)结构阐述了一种改进的非重叠和非共型的体面积分方程区域分解方法(volume-surface integral equation domain decomposition method, VSIE-DDM).为了对其进行高效的电磁分析,我们在最近发展的VSIE-DDM的基础上开发了不同的分区方式,每个子区域不必相同大小,可以任意形状,使该VSIE-DDM分区更加灵活.并且由于FSS的精细单元和薄介质基底,导致网格比较稠密,因此得到维度比较大的矩阵.为了更高效计算更大维度的子区自耦合矩阵的逆,使用了内外迭代技术使得该方法可以采用电尺寸更大的子区,获得更好的收敛性,进一步提高了仿真效率.通过几个数值算例验证了本文所提算法的计算性能.

求解波束波导中激励-传输-辐射问题的积分方程方法

针对波束波导系统结构和馈电特性,应用体面积分方程建立了任意结构波束波导中电磁波的激励、传输和辐射问题所对应的物理模型。在激励端,采用模式展开方法描述输入口面场分布,并利用模式匹配方法精确模拟波束波导馈电端的匹配状况。通过对波束波导内部的实际结构的精确拟合,基于积分方程建立了激励-传输-辐射的电磁模型,并以高效数值解法给出了波束波导内部任意场点的电场强度分布和波束波导的辐射场解。数值实例证明,积分方程方法可对电大尺寸任意结构波束波导的激励-传输-辐射问题给出稳定的、高精度的数值解。

基于VSIE的电磁散射问题的有效分析

体面积分方程方法在金属介质混合结构电磁散射问题的求解方面具有较大优势。将重叠型区域分解法(ODDM)引入体面积分方程方法 (VSIE),实现了基于重叠型区域分解法的体面积分方程方法,为进一步提高效率,引入多层快速多极子方法 (MLFMA),实现2种快速算法在VSIE上的结合。通过算例验证了这种算法占用内存小、迭代速度快、计算结果准确、具有分析复杂目标电磁散射问题的能力。

金属介质混合目标散射分析的快速偶极子法

基于等效偶极矩法,该文利用快速偶极子法用于快速计算金属介质混合目标的电磁散射。通过分组技术和简单的泰勒级数展开,将远场组之间的矩阵向量积自然地转化为聚集-转移-发散的形式,实现了矩阵向量积的快速计算。另一方面,由于远场组之间的互阻抗元素不用存储,大大降低了内存消耗。在仿真分析中,为了进一步快速计算近场组中的互阻抗元素,还采用了等效偶极矩法。数值结果表明该方法具有较高的计算效率和令人满意的数值精度。

金属介质混合结构目标电磁特性的矩量法分析

利用体面混合积分方程分析金属和介质混合目标的电磁散射特性.对介质目标采用四面体剖分,金属目标采用三角形面元剖分,用矩量法精确分析金属目标和介质目标同时存在时的电磁散射特性.根据阻抗矩阵方程的特点,提出了一种简单有效的改善迭代法收敛特性的方法,并通过具体的算例说明了该方法的有效性.

金属介质混合目标电磁特性的快速分析

将自适应积分算法与基于体面混合积分方程的矩量法相结合快速分析任意结构金属/介质混合目标的电磁散射和辐射特性。通过将传统矩量法的阻抗矩阵分为两部分且采用不同的方法进行处理计算,提高了矩量法的计算速度并大幅度缩减了需要的计算机内存占用量。最后,分别用传统的矩量法与结合自适应积分快速算法的矩量法计算了三个典型例子,通过比较充分说明了文中方法的有效性。

金属-介质混合目标电磁散射的P-FFT快速求解

针对任意形状金属-介质混合目标的电磁散射问题,使用矩量法将体-面结合的积分方程(VSIE)转换成线性方程组,并利用预修正快速傅立叶变换(P-FFT)方法来进行快速求解。为减少直接计算和预修正的近区未知量个数,采用一种改进的模板拓扑。数值计算结果表明,基于VSIE的P-FFT方法可以高效准确地求解金属-介质混合目标的电磁散射问题,改进的模板拓扑可以显著减少近区未知量个数,从而减少算法的存储需求和计算时间。

结合P-FFT算法和特征基函数分析大型阵列散射

特征基函数方法利用特征值分解提取目标散射特征,构造基于特征向量的基函数可以高效的缩减矩量法分析所需的未知量数目,有利于分析有限周期阵列电磁散射或辐射问题。然而,对于电大尺寸电磁阵列散射问题,直接求解由特征基函数组成的矩阵方程,仍然面临着计算量较大等问题,难以适用于单机计算。本文结合特征基函数和预修正傅里叶快速算法求解体面结合积分方程,分析了大型金属介质混合有限周期阵列的散射特性,该算法有效减少了计算量和计算时间,并且改善了迭代求解收敛性能。

接收模式下加罩天线系统特性的快速电磁仿真

针对接收模式下电大尺寸的天线-天线罩系统电磁特性分析问题,提出了一种全波法和高频法结合的混合算法:积分方程/修正型表面积分+多层快速多极子(IE/MSI+MLFMA)方法.该方法将由高频方法 MSI得到的天线罩内场分布作为天线阵列的激励场,再利用基于体-面混合积分方程(VSIE)和MLFMA的快速全波分析方法精确计算天线阵;同时应用球谐函数展开、预处理技术、混合并行等技术进一步改进算法的计算效率.同传统的全波数值法相比,该方法在保证计算精度、满足工程需要的前提下,解决了求解计算时间长、计算效率低的问题,实现了对电大尺寸天线-天线罩系统的快速、高效仿真.

结合IQGA和最佳一致逼近优化设计的双阻带UWB天线

在超宽带天线设计中采用一种快速有效的优化方法.该方法将改进的量子遗传算法与基于矩量法的体面积分方程相结合,利用最佳一致逼近快速分析天线的宽频带特性,得到优化函数的适应度值.用该方法设计一副具有3～4 GHz和5～6 GHz双阻带特性的UWB天线并制成实物,将实测电压驻波比与优化结果进行比较,两者较为吻合,说明该方法是正确的、有效的.

AMCBFM分析微带天线阵列的电磁散射

用自适应修正特征基函数法(AMCBFM)分析微带天线的电磁散射特性。以矩量法和体面积分方程为基础,把微带天线介质部分用四面体网格剖分,对应于SWG基函数;微带天线导体部分用三角形网格剖分,对应于RWG基函数。分析了2×2微带天线阵列的单站RCS和7×7微带天线阵列的双站RCS。结果表明:AMCBFM能有效分析微带天线阵列的电磁散射特性,且具有大幅度降低阻抗矩阵大小、减少计算机内存需求等优点。

曲面有限大频率选择表面传输特性的分析

频率选择表面(Frequency Selective Surface,FSS)以其所具有的空间滤波特性在微波领域得到了广泛的应用。传统的分析方法大多只能分析平面无限大FSS,而曲面有限大FSS的分析一直是该领域的难点,针对这一问题,使用体面积分方程(Volume-Surface Integral-Equation,VSIE)结合矩量法(Method of Moment,MOM)对曲面有限大FSS的传输特性进行了数值计算。2个数值算例的结果与高频结构仿真器(High Frequency Structure Simulator,HFSS)软件仿真结果一致,验证了这种方法分析曲面有限大FSS的有效性。

宽带阵列天线优化设计及验证

利用基于VSIE的CBFM/P-FFT快速算法对宽带印刷偶极子天线单元、馈电网络及线阵进行了电磁建模仿真,提出了在反射板边缘加挡板以提高阵列增益、减小反射板尺寸的方法。仿真及实验结果表明:在27%带宽内,天线驻波比小于2,阵列增益约12dB;达到了展宽频带、降低副瓣、提高阵列增益的目的;CBFM/P-FFT快速算法分析金属介质混合复杂目标的电磁特性具有较高计算精度。

介质金属混合目标电磁特性的一种快速分析方法

用体面电流连续性方法(VSCCM)和特征基函数方法(CBFM)的复合方法分析介质金属混合目标的电磁散射特性.体面电流连续性方法是在介质与金属交界面处施加电流连续性方程,在矩量法矩阵方程中建立体电流系数与面电流系数的约束关系,减少矩阵方程中待求未知量数目.特征基函数方法是通过对目标体分块来减小矩量法矩阵方程的维数,可大幅度节省矩量法的内存需求.复合方法具有减少矩量法计算时间和内存需求的优点,数值算例证明其计算精度和效率.