腔体和含腔目标电磁散射与耦合的有限元方法研究

【摘要】： 本文主要研究了用有限元方法分析计算腔体目标和含腔目标的的电磁散射和缝隙耦合特性的高效算法。全文分别研究标量有限元－边界积分求解二维腔体电磁散射与耦合的计算方法，矢量有限元－边界积分求解三维腔体电磁散射与耦合的计算方法，同时针对含腔目标的高效求解问题提出了口径导纳矩阵的新的计算方法，提高了计算效率。 首先，本文从的二维问题入手研究了标量有限元－边界积分用于计算腔体散射和耦合的数值算法。 针对较复杂的三维问题，本文采用了矢量有限元、大型带状稀疏矩阵的高效求解方法和奇异性处理等技术有效的求解了不同形状的三维腔体的散射和耦合。在计算实例中，不同形状的的腔体以及内部含有介质层的腔体对电磁散射的贡献得到了比较和分析。 在上述研究的基础上，本文首次提出了用有限元方法计算腔体内部口径导纳矩阵。该方法比以前用积分方程级联法求解内部口径导纳矩阵需要更少的计算时间，并且能应用于具有更复杂腔体内部结构的含腔目标。本文用该方法结合混和场积分方程成功地求解了含腔目标电磁散射的RCS。 本文中的算例与文献的对比有力地证明了我们研究的腔体散射与耦合计算方法和含腔目标电磁散射计算方法的精确性。