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电磁散射与辐射的时频域分析与研究

张诚  
【摘要】: 随着电磁理论的发展和应用,传统的稳态散射分析方法(频域方法)已经不能满足现在对宽频带信息需求的不断增加,需要在时域中直接求出目标散射体的瞬态响应,从而得到目标宽频带的电磁信息。 矩量法作为频域分析方法中的经典方法,且具有积分方程法的所有优点:1)只需要对目标散射体表面进行离散,因此具有较少的未知量;2)通过格林函数自动满足辐射边界条件,不需要额外的截断边界条件;3)具有很小的网格色散误差。 时域方法可分为积分方程和微分方程法,目前比较成熟的有时域有限差分方法,是微分方程法的一种;另外一种是时域积分方程MOT算法,虽然此方法有很多的优点,但是其后期不稳定性和对电大尺寸计算量的显著增加都制约着其在工程上的实际应用,因此对稳定性和快速算法的研究都是当前的热点。本文就稳定性的问题做了一定得探索,利用中心差分隐式格式尽量减少其近似误差,并结合后期时间平均处理方法,改善了二维情况下结果的稳定性和精确性。 本文首先用矩量法采用两种积分方程分析了细直导体天线,然后详细推导了在TM、TE两种平面波入射无限长导体柱时频域电场、磁场和混合场积分方程的表达式,并将三种积分方程的仿真结果进行了比较总结。之后,简单的介绍了矩量法结合离散傅里叶逆变换的方法分析瞬态散射问题。最后,用时域MOT算法分析了细直导体天线,又利用二维算例将显式和隐式算法进行了比较,提出了一种新的时间平均法应用在显式和隐式算法中,对提高算法的后期稳定性取得了很好的效果,并将时域仿真的结果都与MOM-IDFT方法进行了比较。


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