论文部分内容阅读
大规模复杂天线阵的散射问题研究具有重要的现实意义,同时也是一个具有迫切需求和技术难度的课题。本文深入研究了能够计算大规模复杂天线阵散射特性的高效数值算法,主要的研究内容和工作包括以下几个方面: (1)考虑到天线单元具有多种材质和复杂的结构,研究了能有效分析复杂目标的电磁算法,将有限元方法(FEM)和矩量法(MoM)相结合,实现了有限元-边界积分(FE-BI)算法并利用其分析具有三维复杂结构的金属、介质及金属介质复合目标。 (2)考虑到阵列天线的大规模和对称性等特性,为快速计算天线阵目标的单双站雷达散射截面(RCS),研究了两类特征基函数方法(CBFM)的基本原理,同时引入奇异值分解技术(SVD)和基于自适应交叉近似(ACA)方法的低秩分解算法,实现了基于SVD的ACA-CBFM方法。 (3)将FE-BI算法与第二类CBFM方法相结合,得到了一种改进的CBFM-FE-BI混合方法,用于分析多激励下的大规模复杂天线阵散射问题。该方法基于特征基函数法基本原理,将整个计算区域进行分块处理,天线阵元用有限元-边界积分算法进行计算,利用空间多个角度的入射波计算得到每个块单元的初次特征基函数,进行奇异值分解(SVD)后去除强相关项,可以构造出与入射角度和极化方式都无关的正交特征基函数组,矩阵未知量得到缩减,可直接用LU分解求解,避免了迭代方法的收敛性问题,从而实现多激励下目标散射特性的快速求解。 (4)利用ACA对混合方法进行改进,加速块单元间耦合阻抗矩阵的填充,最后得到ACA-CBFM-FE-BI混合方法,进一步提高计算效率。本文提供了多个算例,并与商业软件FEKO得到的结果进行对比,验证了该混合方法的准确性和高效性。