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《电子科技大学》 2005年
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分层介质中三维目标电磁散射的积分方程方法及其关键技术

徐利明  
【摘要】:平面分层介质中的电磁辐射与散射数值分析在雷达目标与环境一体化建模、地球物理探测、遥测遥感、微带天线或电路仿真和信号完整性分析等诸多领域具有强烈的工程应用需求。本文深入研究了求解平面分层介质中三维目标电磁散射的积分方程方法及其关键技术。 首先讨论了适用于分层介质中任意位置、任意跨嵌导体目标电磁散射计算的混合位积分方程方法。构建了适当的积分方程和格林函数来避免目标跨界面给数值计算带来的复杂性。鉴于格林函数在分层介质问题中的重要性,本文独立推导了任意分层介质背景格林函数的谱域表达式。使用这些公式,很容易将均匀空间电磁散射方法扩展到分层介质情况。这些工作为格林函数快速计算方法的实现以及积分方程的矩量法(MoM)高效求解打下了基础。 本文还着重研究了分层介质尤其是半空间背景中格林函数索末菲积分的各种快速计算方法,包括直接积分方法、基于最陡下降路径的快速积分方法和离散复镜像方法等。这些方法的实现为分层介质中的复杂三维目标的电磁散射建模提供了前提条件。本文还提出了一种在角谱平面利用最陡下降路径法进行快速计算的方法。另外,为了克服近界面、跨界面目标问题中格林函数计算效率低下的问题,本文引入了一种高效的格林函数计算方法—空间列表与插值算法。 在格林函数高效计算方法的基础上,本文利用基于RWG基函数的MoM法来求解分层介质混合位积分方程,对其中的重要问题作了讨论(包括入射场计算、奇异性积分处理计算等),并提出了几种有效的方法来加快阻抗矩阵填充过程。利用这些方法实现了半空间背景下的三维导体目标电磁散射的建模分析。也将其用于微带贴片天线散射问题。数值结果表明,这些方法具有很高的精度和计算效率。 还利用体积分方程来实现对半空间背景中的介质体电磁散射问题的求解。采用两种不同的方法推导了适用于体积分方程的半空间电场型并矢格林函数。提出了一种针对格林函数的快速算法来克服常规格林函数求解方法计算效率低下的问题,实现了埋地介质目标电磁散射的快速求解。 为了提高积分方程方法求解复杂电磁问题的效率,本文还对一种针对矩量法的矩阵降阶技术—特征基函数方法(CBFM)—作了研究。讨论了其中的关键问题,提出了一种生成CBF全局矩阵的新方法,用以降低阻抗矩阵生成过程中的计
【学位授予单位】:电子科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TN011

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【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 蔡明娟;时域积分方程在分析介质问题中的算法研究与应用[D];国防科学技术大学;2006年
2 庄伟;平面分层介质结构的快速电磁算法研究[D];南京理工大学;2009年
3 李林;粗糙面散射及其与目标复合散射快速方法研究[D];华中科技大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 陈聪;分层介质格林函数的快速计算和目标电磁散射特性研究[D];电子科技大学;2011年
2 张森;三分量感应测井仪的刻度和数据处理研究[D];电子科技大学;2011年
3 肖运辉;计算电磁学中的并行矩量法及在集群环境中的实现[D];电子科技大学;2006年
4 孔刚;DFIL接收机前端设计及感应测井分析新方法研究[D];电子科技大学;2006年
5 杨星华;介质导体复合目标电磁散射分析的表面积分方程方法[D];电子科技大学;2007年
6 胡浩;半空间电磁散射及其高效快速算法研究[D];电子科技大学;2007年
7 张友强;基于CAD的电磁场数值计算中的建模方法[D];西安电子科技大学;2008年
8 兰栋;宽带相控阵的谱域矩量法分析[D];电子科技大学;2010年
9 武景;基于三角剖分的PEEC方法研究及其在微带电路建模中的应用[D];南京理工大学;2013年
10 翟金海;油基泥浆微电阻率扫描成像方法研究[D];电子科技大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 胡俊,聂在平;任意平面分层介质中正演计算的快速方法[J];电波科学学报;1998年02期
2 冯宁宁,方大纲;分层介质电、磁流场、位谱域并矢格林函数的统一形式[J];电波科学学报;1998年04期
3 张红旗,潘威炎;垂直电偶极子在有介质导电平面上激起的场[J];电波科学学报;2000年01期
4 张红旗,潘威炎;垂直电偶极子在涂敷介质导电平面上激起的场II[J];电波科学学报;2001年01期
5 张红旗,潘威炎;水平电偶极子在涂敷介质层的导电基底上激起的场[J];电波科学学报;2001年03期
6 徐玉清,张国进,高攀;冲击脉冲雷达探雷[J];电波科学学报;2001年04期
7 龙毅,方大纲;微带印刷天线辐射与散射的全波分析方法[J];电波科学学报;1995年Z1期
8 陈晓光,金亚秋,聂在平;轴对称有耗介质电磁问题的时域有限元方法[J];地球物理学报;1999年02期
9 董晓龙,吴季,孙波,姜景山;近场条件下散射计的绝对定标[J];电子学报;1999年06期
10 王浩刚,聂在平;三维矢量散射积分方程中奇异性的分析[J];电子学报;1999年12期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 杜二计;赵林;李韧;;探地雷达在祁连山多年冻土调查中的应用[J];冰川冻土;2009年02期
2 李江海,孙秦;结构型吸波材料隐身特性的优化设计算法研究[J];兵器材料科学与工程;2004年02期
3 苑希超;王长龙;纪凤珠;左宪章;;利用有限元神经网络计算漏磁场方法研究[J];兵工学报;2011年11期
4 张跃江,陈红宇,龚中麟;薄介质涂层导体柱散射的快速多极分析[J];北京大学学报(自然科学版);2000年01期
5 班永灵,周乐柱,于哲峰,王湃;单轴各向异性背腔式微带贴片天线的表面缝隙场分布及交叉极化方向图分析[J];北京大学学报(自然科学版);2004年03期
6 王杰,吕善伟;有限元方法设计赋形波束缝隙面阵馈电网络[J];北京航空航天大学学报;2002年05期
7 刘少刚;邱波;庞永刚;;电磁弹射式森林消防炮的研究[J];北京林业大学学报;2010年01期
8 张晓燕;盛新庆;;FDTD Computation of Scattering by Buried Objects[J];Journal of Beijing Institute of Technology;2007年03期
9 许加柱;罗隆福;李季;李勇;黄登威;;电力机车主变压器的三维漏磁场与夹板涡流损耗计算和优化[J];变压器;2006年09期
10 姜智鹏;庄飚;;船用柴油机磁场仿真计算及验证[J];船舶工程;2005年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王传礼;丁凡;许贤良;彭天好;;伺服阀用超磁致伸缩转换器驱动磁场的有限元分析[A];2004“安徽制造业发展”博士科技论坛论文集[C];2004年
2 唐杰;许会;;二维微波场数值计算中网格剖分方法研究[A];科技创新与产业发展(A卷)——第七届沈阳科学学术年会暨浑南高新技术产业发展论坛文集[C];2010年
3 张杰;黄卫民;纪永刚;张有广;;中国海洋微波遥感研究进展[A];第十四届全国遥感技术学术交流会论文选集[C];2003年
4 周桂蓉;冯宁宁;方大纲;;运用全波离散镜象理论计算二维空域格林函数(二):数值结果[A];1999年全国微波毫米波会议论文集(上册)[C];1999年
5 卢爱红;徐欧;徐金平;刘晓春;;含单轴媒质的多层介质中金属栅的电磁散射分析[A];2005'全国微波毫米波会议论文集(第一册)[C];2006年
6 王周海;;一种新颖的微波结构-空气带状线垂直过渡[A];2005'全国微波毫米波会议论文集(第一册)[C];2006年
7 高强;闫敦豹;袁乃昌;付云起;;频率选择表面的有限元分析[A];2005'全国微波毫米波会议论文集(第三册)[C];2006年
8 安翔;吕志清;;迭代子结构法在三维电大散射问题中的应用[A];2007年全国微波毫米波会议论文集(上册)[C];2007年
9 梁兵;刘濮鲲;;十字形缝隙天线特性研究[A];2007年全国微波毫米波会议论文集(上册)[C];2007年
10 何小祥;梁青云;;二阶节点时域有限元方法二维电磁问题分析[A];2007年全国微波毫米波会议论文集(上册)[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 刘少刚;基于单一平面电容传感器的木材含水率检测系统研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
2 白会娟;导电材料结构电磁热弹性多场行为的理论研究[D];兰州大学;2010年
3 易煦农;人工电磁材料的光学特性及应用研究[D];华中科技大学;2010年
4 郑罡;频域有限差分方法的改进研究[D];电子科技大学;2010年
5 胡永忠;微波阵列天线成像处理中干扰抑制及快速成像方法的研究[D];电子科技大学;2010年
6 姚善化;复杂矿井巷道中电磁波传播特性及相关技术研究[D];安徽大学;2010年
7 聂勇;新型可编程电液比例控制器关键技术研究[D];浙江大学;2010年
8 尹文禄;高阶矢量有限元方法在电磁领域中的研究及应用[D];国防科学技术大学;2010年
9 向道朴;微多普勒回波模拟与微动特征提取技术研究[D];国防科学技术大学;2010年
10 刘士利;改进的边界元法及其在电场计算中的应用[D];华北电力大学(北京);2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李鹏;磁悬浮风力发电机转子系统的研究[D];山东科技大学;2010年
2 刘兴鹏;基于微波同轴谐振腔物料密度测量技术的研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 孔令宽;CBTC系统缝隙波导信号传输性能的研究[D];北京交通大学;2010年
4 李智安;基于J2EE的多Agent网络教学系统设计与研究[D];电子科技大学;2010年
5 吴启铎;基于分形的多频段微带天线研究与实现[D];解放军信息工程大学;2010年
6 任帅;基于缝隙结构的分形微带宽带天线研究与实现[D];解放军信息工程大学;2010年
7 叶珍;微波管输入输出窗及任意结构腔体有限元理论与CAD技术[D];电子科技大学;2011年
8 邢立丹;PML吸收边界条件在波导不连续性问题中的应用[D];电子科技大学;2011年
9 于云龙;轴对称周期永磁聚焦系统二维有限元分析[D];电子科技大学;2011年
10 易翎杰;基于负折射率材料的超级透镜成像研究[D];电子科技大学;2011年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李富华,赵吉祥,李征帆;基于PEEC方法的片内螺旋电感建模[J];半导体学报;2005年04期
2 魏丹丹,徐晓文;任意形体金属目标电磁散射计算中奇异积分处理的新方法[J];北京理工大学学报;2002年06期
3 郭秀娟,张志毅,梁伟杰;三维电阻率成像新方法及应用[J];吉林大学学报(地球科学版);2005年01期
4 王大力;微电阻率成像测井三维数值模拟[J];测井技术;2000年04期
5 魏宝君,张庚骥;用改进的逐次逼近解法计算二维井间电磁场[J];测井技术;2001年03期
6 仵杰,龚厚生,陈草堂;双感应测井趋肤效应校正和刻度系数计算研究[J];测井技术;2001年04期
7 仵杰,庞巨丰,徐景硕;感应测井几何因子理论及其应用研究[J];测井技术;2001年06期
8 陈莹,谭茂金;利用测井技术识别和探测裂缝[J];测井技术;2003年S1期
9 沈金松;用边有限元法计算三维各向异性介质的电磁响应[J];测井技术;2004年01期
10 许思勇,庞巨丰,曾自强;感应测井趋肤效应校正的研究[J];测井技术;2005年05期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 邓小波;聂在平;赵延文;杨峰;;利用相位感应测井反演二维轴对称电导率分布[A];第十四届全国电磁兼容学术会议论文集[C];2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 何十全;非均匀复杂结构目标电磁散射理论建模与高效算法研究[D];电子科技大学;2011年
2 张新军;复杂电磁目标近场及表面场研究[D];西安电子科技大学;1999年
3 金谋平;多导体散射中的广义谐振研究[D];西安电子科技大学;2000年
4 王浩刚;电大尺寸含腔体复杂目标矢量电磁散射一体化精确建模与高效算法研究[D];电子科技大学;2001年
5 姚海英;介质以及涂敷介质结构电磁散射特性的基础研究——积分方程法及其快速求解[D];电子科技大学;2002年
6 尹家贤;时域有限差分法在天线计算中的理论和应用研究[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2003年
7 周力;城市小区电波传播预测算法研究[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2003年
8 张波;变电站接地网频域电磁场数值计算方法研究及其应用[D];华北电力大学(河北);2004年
9 莫锦军;隐身目标低频宽带电磁散射特性研究[D];国防科学技术大学;2004年
10 肖丽;微电阻率扫描成像测井的裂缝测井响应及碳酸盐岩储层的流体性质自动识别研究[D];吉林大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张能;随钻电测井及其宽带传输新方法研究[D];电子科技大学;2011年
2 陈聪;分层介质格林函数的快速计算和目标电磁散射特性研究[D];电子科技大学;2011年
3 郭景丽;飞行器上铆钉和螺钉的散射研究[D];西安电子科技大学;2002年
4 隋晓峰;基于几何造型的参数化有限元建模和曲面网格生成方法及实现[D];大连理工大学;2002年
5 张耀锋;频率选择表面分析与优化设计[D];西北工业大学;2003年
6 弓晓东;复杂目标电磁散射精确建模的高阶快速多极子方法[D];电子科技大学;2003年
7 于浩;Autocad平台下三角形及四边形网格的生成和相应的网格生成器的研制[D];浙江大学;2004年
8 邹光先;集群环境下基于MPI的并行多层快速多极子方法研究[D];电子科技大学;2004年
9 冯新平;运用稀疏矩阵规则网格方法和预条件技术分析微带集成电路[D];南京理工大学;2005年
10 董旭;微带天线RCS研究[D];西北工业大学;2006年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前3条
1 李颖;刘锋;周东明;任猛;何建国;;任意形状导体介质混合目标的瞬态电磁散射特性分析[J];电波科学学报;2008年05期
2 邢英;李建新;;一种新型介质棒天线[J];微波学报;2010年S1期
3 胡明春;;浅析计算电磁学中矩量法的重要分支——特征基函数法[J];现代雷达;2011年08期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 丁建军;目标电磁散射的快速预估和基于多分辨基函数的高效算法[D];南京理工大学;2011年
2 李颖;时域积分方程快速算法研究[D];国防科学技术大学;2009年
3 刘鑫明;煤岩介质中中高频电磁波传播规律研究[D];中国矿业大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李明磊;复杂目标电磁散射分析中的参数化建模及并行求解[D];西安电子科技大学;2011年
2 赵莹;基于阻抗边界条件的电场积分方程分析介质涂覆目标电磁散射[D];南京理工大学;2010年
3 刘玉伟;高频地波雷达船只目标RCS预估[D];中国海洋大学;2011年
4 刘磊承;时域积分方程后时不稳定性的研究与应用[D];安徽大学;2011年
5 李伟峰;FDTD与MPSTD并行算法在电磁散射中的应用研究[D];国防科学技术大学;2010年
6 关丹丹;车载系统角反射天线建模与电磁兼容分析[D];西安电子科技大学;2010年
7 付彦明;基于矩量法计算粗糙面电磁散射的GPU加速方法研究[D];西安电子科技大学;2012年
8 吴纪泽;电磁积分方程无网格方法的研究[D];南京理工大学;2013年
9 郭良帅;多层格林函数插值方法在测井响应中的数值方法研究[D];电子科技大学;2013年
10 张胤;分层介质中目标的成像与反演方法研究[D];电子科技大学;2013年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前8条
1 刘刚,洪新华;多层介质中谱域格林函数的解析公式及在微带天线中的应用[J];电波科学学报;1998年01期
2 张红旗,潘威炎;垂直电偶极子在有介质导电平面上激起的场[J];电波科学学报;2000年01期
3 张红旗,潘威炎;垂直电偶极子在涂敷介质导电平面上激起的场II[J];电波科学学报;2001年01期
4 王建;广义索末菲积分的离散复镜像算法[J];地球物理学报;1992年05期
5 胡俊,聂在平;索末菲尔德积分新方法─—快速汉克尔变换[J];电子学报;1998年03期
6 聂在平;非均匀介质中的场与波:理论及其在电测井中的应用[J];电子学报;1995年10期
7 方大纲;分层介质中并矢格林函数的一般表示形式[J];南京理工大学学报(自然科学版);1984年01期
8 凌峰,方大纲;用谱域格林函数分析毫米波多层介质微带线[J];应用科学学报;1997年03期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 程路;Bremmer级数之推广[J];物理学报;1965年02期
2 鲍文娟;王金良;金硕;陈子瑜;;分层介质中电磁波传播的材料及反射系数的研究[J];北京机械工业学院学报;2007年01期
3 尚尔昌;分层介质中的散射场[J];声学学报(中文版);1964年01期
4 尚汉冀,戚平;关于分层介质物体温度场的BCD解[J];复旦学报(自然科学版);1992年02期
5 胡文瑞;分层介质中快磁声波的传播[J];力学学报;1981年02期
6 杨训仁;平面声波在运动分层介质中的反射和折射[J];声学学报(中文版);1982年02期
7 王进廷,张楚汉,杜修力,赵成刚;分层介质中波动传播分析的显式有限元法[J];岩石力学与工程学报;2003年01期
8 戚平;分层介质场问题中边界条件分割法的收敛性与误差分析[J];复旦学报(自然科学版);1993年02期
9 李新;;关于二维分层介质及轴对称电场的导电纸模拟法[J];电机与控制学报;1986年01期
10 吴华杰;王明洋;王泓;杨元友;;弹体在具有内摩擦分层介质中垂直侵彻计算方法[J];振动与冲击;2007年09期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 程崇虎;陈抗生;;分层介质结构介质分布重建的一种新算法[A];1997年全国微波会议论文集(下册)[C];1997年
2 安俊英;徐海亭;;分层介质中目标散射的T矩阵方法[A];中国声学学会水声学分会2011年全国水声学学术会议论文集[C];2011年
3 宋江杰;张振宇;;土壤-混凝土分层介质中爆炸数值模拟一些问题的讨论[A];中国力学学会学术大会'2005论文摘要集(上)[C];2005年
4 王小民;廉国选;李明轩;;阻抗非匹配分层介质反射波谱分析[A];中国声学学会2001年青年学术会议[CYCA'01]论文集[C];2001年
5 崔寒茵;张碧星;;固体柱状分层介质中导波的传播[A];2008年全国声学学术会议论文集[C];2008年
6 吴迪;王小民;李明轩;;分层介质方波调制长脉冲反射波数值模拟[A];中国声学学会2005年青年学术会议[CYCA'05]论文集[C];2005年
7 崔寒茵;张碧星;;柱状固体分层介质中的斯东利波[A];泛在信息社会中的声学——中国声学学会2010年全国会员代表大会暨学术会议论文集[C];2010年
8 张坚;陈晓非;;具有不规则界面的分层介质理论地震图的计算——二维P-SV问题的数值检验与应用[A];2000年中国地球物理学会年刊——中国地球物理学会第十六届年会论文集[C];2000年
9 孙仲权;王明年;;分层介质中超浅埋暗挖地铁隧道稳定性研究[A];第九届全国结构工程学术会议论文集第Ⅱ卷[C];2000年
10 徐锋;张军;赵峰;刘希武;朱建良;尤云祥;朱伟;俞永清;;跃变分层流体中潜体运动形成内波的测试方法及分析[A];第十八届全国水动力学研讨会文集[C];2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 马力;表面波导人体通信建模理论与应用研究[D];浙江大学;2013年
2 任新成;粗糙面电磁散射及其与目标的复合散射研究[D];西安电子科技大学;2008年
3 高强;哈密顿体系中波的传播、鲁棒控制与辛方法探索[D];大连理工大学;2007年
4 王鹏;电磁场中的电大尺寸辐射和散射问题研究[D];西安电子科技大学;2007年
5 徐征;开放式磁感应成像技术基础研究[D];重庆大学;2008年
6 李海龙;极区中层夏季回波特性研究[D];西安电子科技大学;2009年
7 鲁来玉;近地表面波的散射研究[D];中国地震局地球物理研究所;2007年
8 姚征;辛体系算法在波的传播与振动问题中的应用[D];大连理工大学;2007年
9 粟鹏义;非均匀波的反射与透射研究[D];上海交通大学;2009年
10 赵凯;分层防护层对爆炸波的衰减和弥散作用研究[D];中国科学技术大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张胤;分层介质中目标的成像与反演方法研究[D];电子科技大学;2013年
2 徐贺华;声表面波器件中声波传播特性的研究[D];天津大学;2007年
3 李毅;电磁场中的快速多极子方法研究[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2002年
4 王鹏;复杂分层介质中的电磁场特性研究及应用[D];西安电子科技大学;2006年
5 徐益辉;分层介质中的频域场和时域场[D];浙江大学;2008年
6 王寅林;高斯源激励的水平电偶极子在一维各向异性介质表面产生的瞬态场的精确解[D];浙江大学;2010年
7 杨同敏;植被电磁散射的半空间模型分析[D];西安电子科技大学;2007年
8 檀朝满;分层介质上天线性能分析[D];中国科学技术大学;2010年
9 刘金权;分层介质中目标的电磁特性研究[D];南京理工大学;2008年
10 白国锋;水下消声覆盖层吸声机理研究[D];哈尔滨工程大学;2003年
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