介质金属复合目标的电磁散射高效建模

为解决各向异性介质与金属复合目标电磁散射计算困难等问题,提出了一种高效的混合算法,用于模拟各向异性介质涂覆复杂目标的电磁散射。该方法基于阻抗边界条件,通过表面阻抗向量来描述介质的电磁特性,充分发挥了低频矩量法(Method of Moments,MoM)和高频物理光学法(Physical Optics,PO)的各自优势,以实现对介质金属复合目标进行高精度和快速的电磁仿真。通过采用阻抗边界条件(Impedance Boundary Conditions,IBC)和等效原理,研究将薄层介质涂覆目标的电磁散射问题等效为阻抗面上等效电磁流的辐射问题,从而实现了对各向异性介质涂覆复杂目标雷达截面(Radar Cross Section,RCS)的高精度快速计算。为了验证算法性能,选取了方形平板、简化飞行器及复杂卫星模型进行仿真测试。经过对比分析,所提算法的仿真结果与数值解之间的均方根误差分别为0.82 dB、1.56 dB和2.64 dB,均优于3 dB的工程应用标准误差。此外,该算法在计算消耗内存和计算时长等计算资源方面实现了超过50%的显著提升,充分验证了其准确性和实用价值。

基于多区多求解器的金属-介质复合目标电磁散射特性分析

在导弹类金属-介质复合目标电磁散射特性求解过程中,采用常规迭代求解方法存在难以收敛以及内迭代边界积分区域重复求解的问题。针对该问题,在传统有限元边界积分区域分解法(finite element boundary integral domain decomposition method,FE-BI-DDM)的基础上,采用了更为灵活的多区多求解器的方法(multi domain multi solver method,MDMSM)。该方法对导弹类金属-介质复合目标中难以收敛的金属区域,使用快速直接求逆的方法求解,由于可以使用独立的网格模型进行电磁建模,避免了内迭代部分的模型重复建立过程,从而大幅减少了整体模型求解时间。实验结果表明:所提方法可以在相同计算精度的条件下,以不过多增加内存空间为前提,大幅缩短了导弹类目标的金属-介质复合模型的电磁求解时间。该方法为开展导弹类目标特性分析提供了一条可行的技术途径。

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.