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特征基函数法及其在电磁散射中的应用

张奕  
【摘要】:电磁散射问题是电磁学中的一个重要研究领域,对复杂多目标的电磁散射特性进行快速、高效的分析,具有重要的理论意义和实用价值。特征基函数法(CBFM)是近两年提出来的一种求解电磁散射问题的有效方法。为了直接包含散射问题不同域间的耦合效应,该方法对问题中的每个子域构造一种高级基函数,即代表每个子域独立解的主要特征基函数和代表子域间耦合效应的次要特征基函数。CBFM使用的特征基函数不受传统矩量法离散尺寸的限制,可以通过选择子域尺寸的大小,控制矩量法系数矩阵的维数,从而大大减小要求解的矩阵方程,进而可以直接使用伽略金方法而不需要通过迭代来求解特征基函数法的加权系数。 论文首先介绍了矩量法的基本概念及基本基函数和检验函数,其次阐述了矩量法求解二维导体目标和介质目标雷达散射截面的步骤。文中介绍了一种求解电磁散射问题的新方法——基于Foldy-Lax多径散射方程的CBFM及其基本原理,并应用此方法计算了二维多导电椭圆柱、导电方柱以及介质柱体的雷达散射截面,然后对二维随机分布多介质柱体的电磁散射特性进行了分析,最后将CBFM应用于三维随机分布多介质目标远区散射场的分析。 论文首次运用CBFM系统地分析了二维和三维多目标的电磁散射特性,本文的计算结果与传统矩量法的计算结果吻合很好,计算效率却大大提高。 本文的研究结果,为快速精确分析各种复杂随机分布目标的电磁散射特性奠定了基础,为遥感技术的发展、电磁探矿的研究以及宽带雷达和超宽带雷达的设计与开发、新型隐身材料的研究提供理论指导,具有一定的实用价值。


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