时域电场积分方程的稳定求解

提出了一种基于时域电场积分方程的稳定精确数值方法计算任意形状理想导体的时域散射。矢量位的时间导数采用中心差分近似 ,而标量位采用时间平均表示 ,并且标量位和矢量位在单元上随时间变化采用单元中心处的值来计算。将该方法与隐式方法相结合可以得到稳定精确的求解结果 ,而不必对电流密度进行时间或空间平均的处理过程。从模拟结果证明了该方法的稳定性和精确性。

利用时域电场积分方程分析天线辐射问题

研究了基于矩量法和RWG三角基函数的隐式电场积分方程的时域算法,引入了一种激励源的时域设置方法。利用直接在时域加激励源的方法来分析天线辐射问题,所得时域数据经傅立叶变换可得到很宽频带的频域数据,与在频域逐个频点求解相比大大节省了计算时间。通过对几种典型天线的分析计算,验证了方法的正确性和算法的稳定性。

时域电场积分方程中的奇异提取技术

介绍了一种基于奇异提取技术的时域积分方程中奇异积分的处理方法,在奇异提取过程中,电磁波传播的延迟效应对积分的贡献包含在内。数值实验表明该方法能够大幅提高自作用和近作用阻抗矩阵元素的计算精度。

一种改进稳定性的时域电场积分方程法

研究了时域电场积分方程隐式MOT算法中时间基函数对其稳定性的影响,由理论分析和数值结果得出了选用高频分量较少的时间基函数不利于隐式MOT算法稳定性的结论。在此基础上,将一种多项式时间基函数与新的时间平均方法相结合,提出了一种改进稳定性的隐式MOT算法,计算实例表明比先五步后三步平均法更加精确,比以前的隐式MOT算法更加稳定。

求解时域电场积分方程的稳定时间步进算法

利用面积坐标变换、相对坐标变换、积分区域分解和广义Duffy坐标变换将时域电场积分方程中奇异性积分(共面、共边和共单结点的场源三角形单元上)转化成可精确计算的非奇异性积分。在不同时间基函数(导数连续和导数不连续)、不同时间步长情况下对比分析了该方法和现有的常用方法计算奇异性积分的精度。计算实例表明:时域阻抗矩阵的精确计算有效地改善了时间步进算法的后时稳定性。

求解时域电场积分方程的偏置网格有限差分法

细线、薄板状良导体的时域散射特性可由“全切向”时域电场积分方程 (TDEFIE)描述。本文采用偏置网格的有限差分方法数值求解“全切向”TDEFIE。这种网格充分利用物体的几何、物理特性 ,数值实现简便。利用这种方法 ,本文研究了电磁辐射、散射的三个经典问题 ,同时分析了方法本身的数值稳定性。数值结果表明 。

并行时域电场积分方程方法在动态海面二维电磁散射中的应用

采用并行时域电场积分方程方法对动态海面的二维瞬态散射特性进行研究。为了保证该方法的后期稳定性,时间基函数和空间基函数采用二阶B样条基函数和三角基函数,矩阵元素采用时间维度精确解析、空间奇异部分精确解析进行计算;为了减少对无限海面进行截断带来的边缘效应,入射波采用锥形调制高斯脉冲;结合信息传递接口(MPI)技术和稀疏矩阵压缩存储技术,对不同时刻的海面进行瞬态散射分析。大量的数值算例证明了该方法在计算动态海面的二维瞬态散射问题时的正确性,还可以保证后期的稳定性,提高计算效率,减少对计算机内存需求。

一种稳定的时域电场积分方程求解方法

提出了一种求解任意形状理想导体目标时域散射的稳定时域电场积分方程(TDIE)方法,此方法能非常有效地消除后期振荡。利用显式MOT方法求解二阶时间微分的电场积分方程,矢量位随时间的变化关系采用边缘中心近似,标量位随时间的变化关系则采用三角面元重心近似,然后运用先五步后三步的平均方法。数值结果表明,本文方法能够有效地提高TDIE方法的收敛性和稳定性。

二维时域电场积分方程新平均稳定法

对二维理想金属导体柱的时域电场积分方程(TDEFIE)后期振荡问题提出了一种新的时间平均方法,此方法用前一时刻和后一时刻的值来修正当前时刻的电流值,消除了振荡,而且相对以往的平均方法提高了MOT算法的稳定性,对精度的影响很小。这里采用电场积分方程(EFIE)MOT算法的隐式格式(Implicit),在TM,TE高斯平面波激励情况下分别计算了两个例子:圆柱和方柱。又采用一种新的时间基函数BLIFs来结合新的时间平均法,取得了很好的效果。经过Mat-lab软件的数值分析,可以看出此时间平均法更加稳定和精确。

二维时域电场积分方程不稳定性的改善方案

对于时域电场积分方程在求解二维导体电磁散射时的后时不稳定问题,文章提出一种应用误差公式对均值公式的系数进行筛选的方法.通过改变均值公式的系数,从而实现改善后时不稳定的目的.

利用时域积分方程分析散射问题的稳定求解

针对时域电场积分方程存在的晚时震荡问题,介绍了当前常用的隐式算法,并对这一算法的两种不同实现方法:后向差分和中心差分,进行了论述。应用两种方法分析了任意形状三维导体目标的时域散射,与显式算法和频域经逆傅里叶变换得到的数据作比较,结果表明,中心差方法在改善晚时震荡问题方面优于后向差分方法和显式算法;应用中心差分方法计算了半波长振子天线的相关电参数,所得结果与文献结果具有较好的一致性。

基于三次样条时域基函数的MOT算法精确求解细直线瞬时电磁辐射和散射问题

提出了采用三次样条函数作为时域基函数求解良导体细线时域积分方程(TD-EFIE)的MOT(Marching on in time)算法,由于三次样条函数是非因果的,算法中采用有限带宽信号的一步外推方法,估计将来值。三次样条函数作为时间基函数,具有插值精度高、支撑区域小的特点,在保证计算精度的情况下降低了信号采样率和计算的复杂性,提高了MOT算法的后时稳定性。计算结果表明了算法的有效性。

任意形状目标时域电磁散射的稳定求解

针对时域电场积分方程存在的晚时震荡问题,分析比较了当前通用的隐式时间步进算法和基于拉盖尔多项式的阶数步进算法,计算了任意形状的三维导体、介质目标的时域电磁散射。结果表明,基于拉盖尔多项式的阶数步进算法有效地消除了晚时震荡问题,并且其稳定性与时间步的数目无关,而仅决定于拉盖尔多项式的阶数。

无载波单脉冲天线阵近场波束扫描的时域模拟

运用时域电场积分方程 (TD EFIE)方法得出了在耦合条件下无载波单脉冲激励线天线阵列的瞬态电流分布 ,通过对阵列天线辐射近、远场的模拟 ,论证了阵列天线近场主波束形成及实施主波束扫描的可行性 ;并给出了在一定距离上实现近场主波束扫描时 ,天线阵各单元所需要的延时量。对于设计无载波单脉冲体制相控阵探地雷达系统具有意义。

TD-EFIE分析任意几何形状导体的瞬态特性

应用时域电场积分方程方法分析了各类天线和散射体的瞬态电磁响应.在分析中,激励源的形式和导体的几何形状可以任意.首先探讨了不同时域基函数对计算结果的影响,同时为了消除后期振荡,而且保持计算结果的准确性,还提出了一种新的均衡方案.计算了一系列的实例,并将计算结果与采用离散傅立叶反变换法计算得到的结果进行了比较.它们之间良好的一致性说明了本文所提方法的正确性和有效性.

任意形状导体介质混合目标的瞬态电磁散射特性分析

通过建立自由空间内多个导体介质混合目标的理论模型,根据电磁场等效原理和边界条件,建立了求解任意形状导体介质混合目标散射特性的时域电场积分方程(TDEFIE)。导出了TDEFIE的时间步进算法(MOT)矩阵方程,并应用基于隐式MOT算法的TDEFIE对任意形状导体介质混合目标进行了瞬态分析,其数值结果说明了该算法的有效性。

任意形状导体与线天线组合目标的瞬态特性分析

本文采用微分形式的时域电场积分方程(TDEFIE)时间步进算法(MOT)对任意形状导体与线天线组合目标的电磁瞬态特性进行了分析。针对组合目标的复杂特性,使用细金属带状线模拟线天线,采用统一的RWG基函数表示表面电流分布,采用三阶内插时间基函数并通过恰当的时间步长选取对该问题进行分析求解。同时给出了线面连接处单元的剖分方法,基函数的设置,线面连接处电源激励模型的添加以及输入阻抗计算方法,最后给出了验证算法的数值结果。

超宽带脉冲波形的收发特性分析

采用时域电场积分方程和互易原理相结合的方法,探讨了已知接收信号的情况下,脉冲发送信号的波形,并研究了视距和非视距两种传播路径对脉冲收发信号的影响。在分析中,脉冲波形和天线几何形状可以任意。分别以蝴蝶形天线和超宽带槽式天线为例,并将计算结果与已知接收脉冲信号进行了比较。它们之间良好的一致性说明了所提方法的正确性和有效性。

一种计算HEMP环境下电缆感应电流的混合算法

对高空核爆电磁脉冲(HEMP)环境下、地面上方电缆的感应电流进行了研究。考虑有耗地面的影响,提出了一种将时域积分方程(TDIE)和时域传输模式法结合求解有耗半空间上方电缆瞬态电流的时域方法。通过电磁波本征模的关联性得到斜入射有耗半空间平面波的时域反射系数,不需计算贝塞尔函数的无穷项和便可以得到时域反射系数的精确解。最后给出了核爆脉冲照射下地面上方电缆感应的电流的仿真结果。结果表明:对于水平放置的电缆,当反射脉冲到达电缆后,反射场总是试图抵消入射场,使得电缆上感应电流小于只考虑入射脉冲时的感应电流;电缆的耦合电流会随架设的高度发生显著变化,相对于铺地的电缆,架空的电缆有更大的感应电流。

系数优化在改善时间步进算法稳定性中的应用

隐式时间步进算法在求解二维物体的散射时,随着时间的推移,也会出现后时不稳定性的问题。文章在先五步后三步平均公式的基础上利用误差公式对系数进行筛选,改善了原公式在隐式时间步进算法中计算二维物体时产生的后时震荡情况;采用基于时域电场积分方程的隐式时间步进算法,分别计算了TM高斯脉冲入射到无限长导体圆柱和导体方柱时的导体表面感应电流。数值计算结果表明所提出的方案有效地改善了后时不稳定的发生,提高了后时的稳定性。