基于TDIE的三维导体对雷达波散射模拟

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在目前的军事探测中,雷达是重要的探测手段,等离子体隐身技术作为一种新概念,正受到越来越多的关注,美俄等国家都在进行深入研究并已进入应用阶段。开展电磁场在等离子体环境下散射场的研究,探索针对性的算法是非常必要的。目前应用于色散媒质电磁散射分析的方法主要是时域有限差分法(FDTD),它的原理简单明了,在处理复杂媒质问题时非常方便,但在遇到三维电大目标的散射问题时,计算量过大,并且FDTD方法本身也不是很精确。而时域积分方程法在求解这种问题时,对于均匀媒质只需离散散射体表面,相对于还要增加截断边界的FDTD,减少了很多未知量,同时TDIE也是一种精确的方法,不存在色散误差。若配合最近的时域平面波法(PWTD)进行加速,可望达到比较高的计算效率,是一种值得深入研究的数值方法。鉴于此,本文研究了三维目标瞬态电磁散射的TDIE方法,以期为将来将TDIE运用于等离子体色散媒质中打下一定基础。本文首先简要分析了课题的意义现状,与当前常见的几种数值方法作出比较后,说明了TDIE求解此类问题所具有的优势,以及存在的问题及解决方案。接着推导了时域电场、磁场、混合场的积分方程,并介绍了求解TDIE的基础:矩量法。在第四章,系统细致地分析了如何离散散射体,处理原始数据,如何用时间空间基函数展开TDIE,并进行内积检验,求取积分值及奇异积分。还分析了TDIE的稳定性问题以及解决方法,选取了一种新的抵制振荡的平均方法。算例表明,这种方法具有很好的效果。最后,浅谈了TDIE的快速算法PWTD的原理。这种方法能够使TDIE应用于复杂的色散媒质如等离子体,并且能把计算复杂度大大降低。这是TDIE的一个重大突破,是TDIE发展的新方向。
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