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《南京航空航天大学》 2003年
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基于积分方程的电磁散射算法研究

程堂柏  
【摘要】: 本文研究了基于积分方程的电磁散射计算方法,主要研究了两种算法:递推T矩阵法和快速多极子法,这两种算法都有计算量小、所需内存少和精度高的优点。由于快速多极子法分析三维物体电磁散射的优越性,本文重点研究了如何用快速多极子法求三维导体的散射截面,利用快速多极子法编出了能够计算三维导体单站散射截面的通用程序。具体研究内容:第一章是本文的绪论,介绍了雷达散射截面的定义和计算方法的国内外进展。由于递推T矩阵法不仅可以计算多个柱体或不同形状柱体的散射,而且可计算遥感上三维物体的散射,在第二章中,利用加法定理,简要地推导了递推T矩阵法,并用解析法推出了单个圆柱体在各种情况下的T矩阵(此T矩阵对导体和介质圆柱体的散射场计算都适用),最后计算了单个导体圆柱和两个不同大小介质圆柱体的散射场。由于快速多极子法计算中要用到高阶汉克尔函数,在第三章中,主要针对利用递推算法求解高阶汉克尔函数时速度较慢和可能存在不稳定的问题,给出一种快速计算高阶汉克尔函数方法,最后给出了用快速多极子法计算的四个导体柱体散射截面。在第四章中引入数字信号处理中的窗函数,成功解决了在入射波为TE波时,用递推T矩阵法计算电大尺寸物体或多个散射体时,精度不高的问题。另外还从积分方程出发,推出了递推了矩阵法的总体T矩阵的另一种表达形式,最后计算了两个不同介质圆柱体的散射场,证明了引入窗函数的有效性、推出的总体了矩阵表达式的正确性。在保证计算精度的前提下,第四章还讨论了窗函数与快速多极子法结合,加快计算速度的可行性。在第五章中,首先推导出快速多极子法计算三维导体目标的公式,接着讨论用板块模型模拟复杂三维物体的导电表面后,单一平板上和相交平板间的模块划分问题,为了保证相交平板间的电流连续性,引入交搭模式,最后用快速多极子法计算了各种典型的三维导体目标和复杂的三维导体目标的单站雷达散射截面。文章最后引入多层快速多极子法,从混合场的积分方程出发,推导出多层快速多极子法计算三维物体电磁散射的公式,分析了多层快速多极子法计算三维物体电磁散射过程中不变项计算的优化和编程时每个小立方体的表示方法。
【学位授予单位】:南京航空航天大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:O411.1

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【参考文献】
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