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《矩量法與其與ipo的混合法分析復(fù)雜目標電磁輻射與散射》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、矩鋱法及其與IP0的混合法研究復(fù)雜目標電磁輻射與敞射電磁工程師，所能處理的問題對數(shù)據(jù)庫有強烈的依賴性。這些局限性使得這兩種技術(shù)都不能適應(yīng)日益復(fù)雜的實際應(yīng)用。電磁學(xué)的數(shù)值汁算方法可以分為時域方法(TimeDomain或TD)和頻域(FrequencyDomain或FD)方法兩大類。時域方法對Maxwell方程按時間步進后求解有關(guān)場量。最著名的時域方法是時域有限差分法(FiniteDifferenceTimeDomain或FDTD)。這種方法通常適用于求解在外界激勵下場的瞬態(tài)變化過程。若使用脈沖激勵源．一次求解可以得到一
2、個很寬頻帶范圍內(nèi)的響應(yīng)。頻域方法通常研究時諧(TimeHarmonic)激勵條件下經(jīng)過無限長時間后的穩(wěn)態(tài)場分布的情況，使用這種方法，每次計算只能求得一個頻率點上的n向應(yīng)。過去這種方法被大量使用，多半是因為信號、雷達一般工作在窄帶。頻域方法可以分成基于射線的方法(Ray．based)和基于電流的方法(Current—based)。前者包括幾何光學(xué)法(GO)、幾何繞射理論(GTD)和～致性繞射理論(UTD)等等。后者主要包括矩量法(MoM)和物理光學(xué)法(PO)等等。基于射線的方法通常用光的傳播方式來近似電磁波的行為，考慮
3、射向平面后的反射、經(jīng)過邊緣、尖劈和曲面后的繞射。當然這些方法都是高頻近似方法，主要適用于那些目標表面光滑，其細節(jié)對于工作頻率而言可以忽略的情況。同時，它們對于近場的模擬也不夠精確。另一方面，基于電流的方法一般通過求解目標在外界激勵下的感應(yīng)電流進而再求解感應(yīng)電流產(chǎn)生的散射場，而真實的場為激勵場與散射場之和。基于電流的方法中最著名的是矩量法。矩量法嚴格建立在積分方程基礎(chǔ)上，在數(shù)字上是精確的。其實，我們并不能判斷它是一種低頻方法或者是高頻方法，只是矩量法所需要的存儲空間和計算時間隨未知元數(shù)的快速增長阻止了其對高頻情況的應(yīng)用
4、，因而它只好被限定在低頻至中頻的應(yīng)用上。物理光學(xué)法可以認為是矩量法的一種近似，它忽略了各子散射元間的相互耦合作用，這種近似對大而平滑的目標是適用的，但是目標上含有邊緣、尖劈和拐角等外形的部件時，它就失效了。當然，對于簡單形狀的物體，PO法還是一個常用的方法，畢竟，它的求解過程很迅速，并且所需的存儲空間也非常少(O(N))。計算電磁學(xué)也可以分成基于微分方程的方法(DifferentialEquation)和基于積分方程的方法(IntegralEquation)兩類。前者包括FDTD、時域有限體積法FVTD、頻域有限差分
5、法FDFD、有限元法FEM。在微分方程類數(shù)值方法中，其未知數(shù)理論上講應(yīng)定義在整個自由空間以滿足電磁場在無限遠處的輻射條件。但是由于計算機只有有限的存貯量，人們引入了吸收邊界條件來等效無限遠處的輻射條件，使未知數(shù)局限于有限空間內(nèi)。即便如此，其所涉及的未知數(shù)數(shù)目依然龐大(相比于邊界積分方程而言)。同時，由于偏微分方程的局域性，使得場在數(shù)值網(wǎng)格的傳播過程中形成色散誤南京航空航天大學(xué)碩士學(xué)位論文差。所研究的區(qū)域越大，色散的積累越大。數(shù)目龐大的未知數(shù)和數(shù)值耗散問題使得微分方程類方法在分析電大尺寸目標時遇到了困難。對于FEM方法
6、，早期基于節(jié)點(Node．based)的處理方式非常有可能出于插值函數(shù)的導(dǎo)數(shù)不滿足連續(xù)性而導(dǎo)致不可預(yù)知的偽解問題，使得這種在工程力學(xué)中非常成功的方法在電磁學(xué)領(lǐng)域內(nèi)無法大展身手，直到一種基于棱邊(Edge．based)的處理方式的出現(xiàn)后，這個問題才得以解決。積分方程類方法主要包括各類基于邊界積分方程(BoundaryIntegralEquation)與體積分方程(VolumeIntegralEquation)的方法。與微分類方法不同，其未知元通常定義在源區(qū)，比如對于完全導(dǎo)電體(金屬)未知元僅存在于表面，顯然比微分方程類
7、方法少很多；而格林函數(shù)(Green’SFunction)的引入，使得電磁場在無限遠處的輻射條件己解析地包含在方程之中。場的傳播過程可由格林函數(shù)精確地描述，因而不存在色散誤差的積累效應(yīng)。由于實際問題的多樣性，單獨使用以上介紹的方法可能并不能滿足需要，比如涂敷介質(zhì)的目標、印刷電路板及微帶天線的輻射散射／EMC分析、帶復(fù)雜腔體和縫隙結(jié)構(gòu)的目標的散射等等。因此工程界常常將各種方法搭配起來使用，形成各種混合方法。常見的混合方法包括邊界積分方程與體積分方程／微分方法混合、高頻近似方法與低頻精確方法的混合、解析方法與數(shù)值方法的混合
8、等。高頻方法與低頻方法的混合技術(shù)一般針對含有復(fù)雜細節(jié)的電大尺寸目標而提出的。由于完全使用低頻的精確方法來處理電大尺寸部分往往超出了目前計算機的能力，而單純使用高頻方法又得不到足夠精確的近場，所以這種分而治之的折中方案就出現(xiàn)了。常用的混合方法包括彈跳射線法／矩量法混合(SBR／MoM)、物理繞射理論／矩量法混合(PTD，MoM)、幾何繞射理論／矩
