结合矩量法和边界元法的综合接地算法研究

为解决复杂土壤条件下接地系统参数计算问题,结合矩量法和边界元法,提出了一种可计算土壤中含有不同电阻率媒质模型的新型接地数值算法。该算法在分层土壤模型计算方法基础上,将土壤中不同电阻率媒质表面进行块状剖分,通过计算每块边界单元的电荷量分析其对地下电场以及接地系统泄漏电流分步的影响。该方法弥补了目前接地计算方法只能处理分层土壤模型的缺点,可对既分层又分块的土壤模型进行计算。同时通过两个接地极模型的计算,证明了该方法的可行,并通过其计算结果与经典文献中计算结果以及实测结果的比较说明该方法的正确性。

LPDA宽带宽角响应的快速矩量法计算

根据一种具有分域基和全域基各自优点的混合域基函数,采用伽列金矩量法对对数周期天线(LPDA)进行方向图和电流分布计算。由于该混合域基函数的运用,仅需将天线振子剖分较少分段即可得出较为精确的解,计算结果证明了所提方法的正确性和有效性。

VB与MATLAB混合编制基于矩量法的导体目标RCS计算软件

针对VB和MATLAB各自的特点,首先在MATLAB中编制基于矩量法的导体目标RCS计算函数文件,然后利用ActiveX自动化技术,在VB中调用MATLAB函数实现对RCS的计算,通过将VB和MATLAB两者结合起来并用VB编制成具有友好人机交互能力的软件,实现了数据、图形和界面的有机结合。最后对典型实例进行了分析计算,结果与相关文献吻合良好,证明了本软件计算结果的正确性,实践表明,该软件具有较好的实用性和推广价值。

舰载大型相控阵天线的MOM仿真计算方法

舰载大型相控阵天线是一种重要的通信和雷达设备,其性能直接影响舰船的通信和侦察能力。为了准确地评估这种天线的性能,需要进行电磁仿真计算。本文首先对大型相控阵雷达的工作原理进行介绍,建立相控阵雷达的目标检测模型,针对大型相控阵天线的仿真计算,提出一种基于矩量法(MOM)的舰载大型相控阵天线的仿真计算方法。该方法利用MOM方法对天线的辐射特性进行计算,能够有效评估舰载大型相控阵天线的性能,为天线设计和优化提供重要的参考依据。

基于GPU加速的高阶矩量法研究与应用

矩量法(MOM)在求解电磁场散射问题时,当未知量数目比较大时,其内存占用和计算时间非常大。基于最佳一致逼近理论构造了高阶矩量法,并引入了计算统一设备架构(CUDA)技术,在图形处理器(GPU)上实现了并行加速计算二维电磁散射问题。实例结果表明,在与快速多极子算法(FMM)相对比下,该方法在较低剖分的情况下,具有很高的计算精度,并且在阻抗矩阵填充和矩矢相乘时的速度大大提升,适用于电大尺寸目标的散射问题。

PCB平面宽带加载天线的矩量法分析

基于PCB平面结构宽带天线,通过推导满足天线边界条件的电流积分方程,利用矩量法对PCB宽带加载天线进行了计算分析,在对计算结果分析的基础上,初步制作了单极和双极PCB加载天线。通过测试过程中对不同的L/R/C和不同加载位置对天线的驻波特性和效率的分析,最终制作出了电压驻波比小于3的带宽可达80%以上、效率适中的天线。计算结果和测试结果表明了计算方法和设计过程的正确性。

GPU加速的2维矩量法研究

矩量法(MOM)是求解电磁场散射和辐射问题的一种常用数值方法,当未知量数目比较大时,其计算需要大量的时间开销.引入计算统一设备架构(CUDA)技术,在图形处理器(GPU)上实现并行MOM,并且与传统的中央处理器(CPU)串行计算比较,验证GPU计算结果的准确性.在未知量数目不同时,分析MOM中的阻抗矩阵填充和共轭梯度(CG)迭代法的加速情况.当未知量数目较大时,计算速度与CPU相比可提升数十倍.

复杂散射环境中MoM与UTD混合方法的PO扩展

本文提出利用物理光学PO可扩展MoM +UTD的应用范围 .理论和数值结果表明 ,PO电流的引入抛开了MoM +UTD混合中的镜像原则 ,使散射体扩展到任意复杂面 ,以及很好地解决了线天线距离弯曲曲面较近的情况下UTD技术的缺陷 .另外 ,本文指出适当比例的PO区域仍可以较准确地求解MoM区域的电流和阻抗特性 ,使得本文方法变得简单有效 ;

基于频域广义传输矩阵方法的电磁散射特性分析

多尺度复杂电子系统的电磁场问题难以用单一的计算电磁学方法进行高效数值计算.基于区域分解方法和惠更斯等效原理,提出了频域广义传输矩阵(generalized transition matrix,GTM)方法:将系统分解为多个子模块,通过电场积分方程(electric field integreal equation,EFIE)把各个子模块的电磁特性进行提炼,再考虑所有子模块之间的电磁耦合,计算系统整体电磁场分布.GTM方法把多尺度问题转化为尺度相对比较单一的问题进行处理,在分析各种复合结构、非均匀各向异性介质、大型相控阵天线等电磁散射特性时,提供了灵活的解决方案.论文给出了GTM在手征介质、开口腔体以及Vivaldi相控阵天线电磁特性分析中的应用算例,当未知量个数压缩到原来的十分之一时,GTM计算结果与直接用矩量法(methed of moment,MoM)求解的计算结果非常吻合.GTM可以简洁地表示目标问题的电磁散射特征,与传统MoM相比,大幅度减少了基函数的数量,具有较高的计算精度和效率.

电磁散射问题的MoM—PO混合方法研究

结合矩量法（MoM）和物理光学法（PO）．，提出了MoM—PO混合方法来求解电大尺寸物体电磁散射问题。文中的实例结果与传统的MoM计算结果相一致，充分说明了该方法的正确性和有效性。运用该混合方法提高了计算精度、极大地改善了计算速度，为快速有效地解决电大尺寸物体电磁散射问题提供了良好的途径。

天线平面近场测量算法研究

文章研究了天线平面近场测量计算算法。利用单元辐射场叠加的思想,使用电场探头在待测天线近场采集电场矢量,通过与天线口径面上的磁流辐射建立关系,从而根据等效磁流来计算出天线远场方向图。使用矩量法(method of moments,MOM)把积分等式转换为矩阵等式,大大加快了计算速度,减少了计算时间;使用共轭梯度算法(conjugate gradient algorithm,CGA)求解了矩阵方程。根据该算法计算得到的远场方向图与直接仿真得到的远场方向图吻合度极高,验证了算法的正确性和工程实用性。

MoM-PO混合方法在电磁散射问题中的应用

在分析电大尺寸物体的电磁散射特性过程中,高频近似方法和数值方法各有其优势和局限性,因此结合两者的优点来解决电大尺寸物体的电磁散射特性将是一条切实可行的途径。文章结合矩量法(MoM)和物理光学法(PO),提出了MoM-PO混合方法来求解电大尺寸物体的电磁散射问题,极大地提高了计算精度,改善了计算速度,为快速有效地解决电大尺寸物体的电磁散射问题提供了良好的途径。MoM-PO混合方法的数值计算结果与传统的MoM计算结果相一致。

高超声速飞行器气动/隐身优化设计方法

针对高超声速飞行器气动布局设计中气动设计与隐身设计矛盾的问题,采用高精度气动和隐身计算方法,建立了基于直接全局优化算法、二次曲线参数化方法和Kriging代理模型的多学科优化设计平台,并对典型高超声速布局升力体外形开展气动/隐身一体化优化设计研究。结果表明:升力体布局典型状态下升阻比由3.13提高到3.69,考虑垂直极化和水平极化状态,俯仰±30°的雷达散热截面(RCS)均值下降60%以上,表明该平台具有良好的寻优能力,风洞试验结果验证了优化算法的可行性;高超声速飞行器的机身和翼/舵等部件具有显著的绕射特性,物理光学法等高频算法不能准确捕捉前后缘绕射,应当采用矩量法计算其RCS特性;高超声速飞行器的垂直极化和水平极化的RCS特性差异巨大,在设计中应当予以考虑。

基于高低频混合方法的梅利逼近扫频技术

将矩量法(MoM)和物理光学(PO)混合方法与梅利逼近结合分析了电大载体平台上天线的宽带辐射特性.在切比雪夫逼近的基础上,通过梅利展开技术实现快速扫频,并利用MoM-PO方法减少矩阵方程中未知量个数,从而大大降低了内存需求和计算时间.相比于切比雪夫逼近,由于梅利展开式为有理函数,提高了计算精度.数值结果表明:该方法可以快速有效地分析大型载体平台上天线的宽带特性.

结合多层快速多极和ILUT预处理算法分析复杂目标的电磁特性

分层快速多极算法(MLFMM)和ILUT预处理算法被结合来分析电大尺寸目标的电磁散射和辐射特性。采用矩量法求解电磁场积分方程,最终须要求解一线性方程组。分层快速多极算法被用来加速用迭代法求解线性方程组时的矩阵向量乘积的运算。ILUT预处理算法被用来降低方程组系数矩阵的条件数,加快迭代法的收敛速度。计算实例表明了该方法的通用性和高效性。

鱼骨天线相位中心的准确计算方法研究

研究了一种考虑地面影响时准确计算鱼骨天线相位中心的方法。由于相位方向图的准确计算是准确提取相位中心的前提,所以我们按照鱼骨天线的施工结构建模,并采用矩量法(MoM)进行计算,保证了相位方向图计算的准确性。地面的影响会导致主瓣上翘,为了减小相位中心计算的误差,选择包含主瓣最大辐射方向的两个正交平面内的相位方向图来进行处理。然后,采用最小二乘法计算了天线的相位中心,并验证了其准确性。最后,给出了一种鱼骨天线的相位中心位置随频率的变化曲线,结果表明该鱼骨天线的相位中心位置随着频率的变化较为明显。

非对称宽边耦合带状线C参数的计算方法

采用合成渐近法和传输线基本理论推导出均匀介质中非对称宽边耦合带状线单位长度电容C参数的解析表达式,所得解析公式简单、精确,并具有清晰的物理内涵.经实例验证发现,所得公式计算结果与矩量法数值分析结果相比,其平均误差小于2%,充分表明了文中C参数提取方法的正确性和有效性.C参数解析公式的导出为非对称宽边耦合带状线在LTCC微波集成电路中的应用提供了有力的理论工具.

分形土壤面与上方复杂目标复合电磁散射的MOM研究

基于复合散射研究在实际应用中的价值,实际的沙壤土面采用一维带限Weierstrass分形模型模拟,用导弹模型作为其上方目标,在TM波入射时,运用矩量法分别讨论土壤面的高度起伏均方根(δ)、湿度(mv)、分维数(D),目标的横纵向尺寸(l、d)与目标的高度(H)及入射波的频率(f)对复合散射特性的影响,通过数值计算得到每种情况对应的复合电磁散射系数(σ)的散射角(θs)分布.结果表明:对σ有明显影响的因素有δ、mv、H以及f,而对其影响较小的因素有D、l、d.

海面与下方复杂目标复合散射的MOM研究

基于实际海面与下方目标的复合散射在海洋工程、辐射定标及水下目标探测等方面的应用需求,采用改进的一维分形模型模拟实际海面,运用矩量法研究了海面与其下方梯形截面柱体目标的复合电磁散射特性,借助数值计算获得复合散射系数随散射角变化的曲线,详细讨论了海面风速、海面的分维数、海水温度、目标物的尺寸和深度及入射波的频率对复合散射系数的影响。结果表明,海面风速、分维数、入射波的频率对复合散射系数的影响明显,海水温度、目标物的尺寸及深度对复合散射系数的影响较小。

一种有效的分区域迭代电流基方法

针对传统的矩量法和物理光学混合方法不能有效地考虑大的物理光学区域内部之间复杂的耦合效应问题,将整个目标区域分为多个子区域,并对不同区域分别利用电场积分方程和磁场积分方程来建立方程组.给出了一种分区域迭代的电流基方法来求解各个子区域的表面电流,达到了通过分析各个子区域之间的简单耦合来有效地研究整个大区域的复杂耦合效应的目的.