非均匀介质旋转对称体的电磁散射特性时域分析

作     者：曹世珍 

作者单位：南京理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：沙侃;陈如山

授予年度：2016年

学科分类：080904[工学-电磁场与微波技术] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 

主      题：矩量法 非均匀介质旋转对称体 阶数步进 时域积分方程 薄介质涂覆 

摘      要：矩量法是计算电磁学中最常用的一种积分算法,在分析各类目标电磁场辐射和散射问题中应用非常广泛。由于旋转对称体(BOR)在空间上存在对称性,利用傅里叶级数的思想将其三维问题化为二维问题,只需要对非均匀旋转对称介质体的一个面片进行剖分离散,目标表面的空间信息就可以完全表示出来,从而可以大幅节约方位角方向的未知量。本文利用基于阶数步进(MOD)的时域积分方法去分析非均匀旋转对称介质体和涂覆金属对称体目标的电磁散射特性。该时域阶数步进的积分方法在时间上采用加权拉盖尔多项式时间基函数,在空间上同时采用了三种不同的空间基函数,并且这三种基函数在零模式下和非零模式下的表达式是不相同的。然后在此基础上研究了非均匀旋转对称介质体和非均匀介质涂覆理想金属对称体的时域电磁散射问题。首先本文在分析均匀及非均匀旋转对称介质体的时域散射问题时提出了基于阶数步进的时域体积分方程方法(BOR-MOD-VIE)。接着本文采用了一种自适应交叉近似(ACA)方法去压缩阻抗矩阵,利用这种方法可以有效地节省计算机内存资源和提高计算效率。然后本文又提出了基于阶数步进的时域体面积分方程方法(BOR-MOD-VSIE)去分析非均匀介质涂覆金属对称体的时域散射特性。并且本文的BOR-MOD-VIE方法和BOR-MOD-VSIE方法与时域体积分方程(TD-VIE)和时域体面积分方程(TD-VSIE)方法(时域面积分方程采用RWG基函数,时域体积分方程采用SWG基函数)相比可以节省大量的未知量,减少计算时间和内存消耗。最后,当旋转对称导体表面涂覆的介质层厚度相对于波长显得非常薄时,本文提出了基于阶数步进的BOR-MOD-TDS方法去分析单层和多层薄介质涂覆旋转对称金属目标的时域散射问题。利用旋转对称体的对称特性只需对旋转对称导体表面的母线进行离散,根据理想导体的边界条件以及电流与电荷的关系式可以将涂覆薄介质层内所有的源转化成旋转对称导体表面的感应面电流,从而可以减少介质区域的未知量,提高计算效率。