随机小介质球散射的稀疏矩阵/规则网格法分析

利用张量电场积分方程和稀疏矩阵/规则网格 (SMCG)法分析了随机分布小介质球的散射问题 .SMCG法根据离散单元间场作用的强弱 ,将阻抗元素分解为强作用的稀疏矩阵和弱作用的补充矩阵 .在共轭梯度法迭代求解矩阵方程时 ,直接计算强作用稀疏阵与待求向量的乘积 ;而对弱作用的补充矩阵 ,则将阻抗元素在规则网格上应用Taylor级数展开 ,由于级数项中存在平移不变性的核 ,因而可利用快速傅里叶变换实现补充矩阵与待求向量的乘积 .实验算例表明 :SMCG法和矩量法的数值曲线吻合性很好 ,在分析电大目标散射时减少了计算机内存和CPU时间要求 。

分析三维随机介质目标散射问题的SMCG方法

应用稀疏矩阵规则网格 (sparsematrixcanonicalgrid ,SMCG)法分析了三维随机介质目标的电磁散射问题 .用矩量法求解介质散射体的体积分方程时 ,根据散射体离散单元间场相互作用的强弱 ,将阻抗矩阵分解为近区强相互作用的稀疏矩阵和远区弱相互作用的补充矩阵 .在用共轭梯度法迭代求解矩阵方程时 ,将格林函数在规则网格点上进行泰勒级数展开 ,进而可利用快速傅里叶变换计算弱相互作用矩阵与待求向量的乘积 ,而强相互作用矩阵与待求向量的乘积可以直接计算 .文中对几种不同情况的随机介质目标的远区散射场进行了计算 ,结果表明SMCG法的计算结果与满阵矩量法的计算结果吻合良好 。

降雨粒子群散射特性的高效分析

针对传统热带降雨测量(TRMM)雷达的局限性,重点研究了新一代降雨雷达增设K和Ka波段测量的特点,从理论仿真的角度,对复杂降雨粒子模型在K和Ka波段的散射特性进行了仿真研究,稀疏矩阵规则网格方法用来加速矩阵矢量乘。对比分析了球形近似降雨粒子群在空间均匀分布的散射特性。针对实际降雨过程降雨粒子空间分布的随机性,详细分析了其电磁散射特性。还对随机方位分布和随机大小的降雨粒子群模型的散射特性进行了扫频分析,为新一代的星载天气雷达测量系统的研究提供了理论依据。

随机分布目标散射特性的预处理SMCG法分析

稀疏矩阵规则网格(SMCG)法,是一种有效的电磁场数值计算方法。为了进一步提高SMCG方法的计算效率,文章提出了两种预处理SMCG方法,并应用这两种方法对随机分布三维介质多目标的电磁散射特性进行了分析。数值计算表明,该方法是快速、有效的。

P-SMCG法在TSV阵列电磁散射特性快速分析中的应用

大规模硅通孔(through-silicon via,TSV)阵列在高频条件下对衬底中横向传播的电磁波产生显著的散射,从而引入电磁干扰、串扰、噪声和其他信号完整性问题。为了解决硅衬底中TSV阵列存在的多重散射问题,先使用Foldy-Lax方程对其进行电磁建模,再利用预处理稀疏矩阵规则网格(preconditioned sparse-matrix canonical-grid,P-SMCG)法求解方程。该方法通过LU分解对近场稀疏矩阵进行预处理,提高计算效率,快速获取TSV阵列散射特性的S参数。与仿真软件和未预处理稀疏矩阵规则网格(sparse-matrix canonical-grid,SMCG)方法的结果进行对比验证,仿真结果表明,该方法极大地节省了时间成本。

基于数值方法的三维激光海面漫反射特性研究

为提高卫星海色遥感技术在实际应用中的效率,对不同海况下不同入射角度的三维激光海面漫反射特性进行了建模仿真计算,并在实验室条件下对激光入射波动水面后产生的散射场能量分布特性进行了研究。根据麦克斯韦尔方程和边界条件分析了散射场在各向分量间的耦合关系,矢量分解后得到了6个标量方程并用矩量法进行离散,给出了离散后的矩阵方程。用稀疏矩阵规则网格法(SMCG)求解矩阵方程,求解时采用共轭梯度法(CGM)计算。在对有限照射区域进行计算时,为减少边界效应产生的误差,用能量强度服从高斯分布的三维锥形波模拟入射激光束。仿真计算了不同粗糙度海面的三维双站散射系数,结果发现:对相同粗糙度海面模型,入射角度越小,粗糙面对激光的漫反射就越大,散射场的能量分布也越均匀。用实验对仿真结果进行验证,结果表明:与基尔霍夫近似(KA)和二维前后向迭代法(FBM)相比,该方法能准确表示波动水面的三维激光漫反射特性,为进一步研究三维激光海面漫反射特性奠定了基础。