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基于自适应交叉近似算法快速分析理想导体电磁散射特性

陈磊  
【摘要】:随着电子通信技术日益发展,电磁散射特性的分析已成为工程电磁学重点研究分支,在实际应用中得到广泛体现,例如超宽带雷达的设计、隐形飞机等。本文依据传统矩量法(MoM),在此基础上结合现代快速算法,有效求解目标电磁散射问题,提高计算效率。 本文首先对雷达散射截面(RCS)的概念做了简单介绍,详细地阐述了传统MoM的基本原理,同时选取RWG基函数,采用伽略金法求解电场积分方程(EFIE),并且给出了数值算例,与商业软件的仿真结果进行了对比,验证了MoM的有效性。 然后叙述了Krylov子空间法,将几种较为常见的迭代方法如双共轭梯度法、稳定的双共轭梯度法、广义极小残余法等应用于MoM离散得到的大型矩阵方程的求解。接着介绍了渐近波形估计(AWE)技术相关内容,引进了内外迭代近场预条件技术,重点分析了内外迭代近场预条件技术与AWE技术的结合。并且列举了几个具体数值算例,与MoM结果对比,说明了该方法的正确性,实现目标宽带RCS的快速计算。 最后分析了一种基于矩阵压缩理论的算法——自适应交叉近似(ACA)算法,对其原理及实现流程进行了详尽的阐述。由于其具有纯数学理论特性,不需要依赖于已知的格林函数,在计算远场作用部分产生的阻抗矩阵时,用ACA方法进行压缩,降低了内存消耗和迭代求解时间。同时,对等效偶极子(EDM)原理进行了概述,并将其与ACA算法相结合,旨在快速求解目标双站RCS。数值算例验证了该方法的高效性。


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