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各向异性介质与导体组合目标电磁散射的快速算法研究

吕超杰  
【摘要】:近年来,各向异性介质在很多领域有着越来越广泛的应用,特别是将金属表面涂敷各向异性介质可以有效地减小目标的雷达散射截面(RCS),从而实现飞行器目标隐身和反隐身技术的发展。因此研究各向异性介质的电磁散射特性是军事电子领域中的重要课题之一。然而,由于各向异性介质本身的复杂性,目前传统的计算方法仅限于电小尺寸的简单结构物体,如球或圆柱体等。因此,本文的工作主要是对涂敷各向异性介质的复杂电大尺寸物体的散射特性进行了深入研究。 本文首先采用基于矩量法的高阶方法来研究各向异性介质目标。该方法与低阶方法相比,在保证计算结果精度的同时,大大降低了未知数的数目,从而减少了所需的内存存储量。所采用的高阶基函数是基于修正勒让德多项式的高阶叠层矢量基函数,具有很好的正交性。导体球、各向异性立方体以及金属球表面涂敷各向异性介质等情况下的RCS数值结果,均与解析解或其他文献的结果吻合,而且通过数值试验研究发现涂敷各向异性介质能有效地减小目标RCS。本文的数值结果充分表明了高阶矩量法在各向异性介质的电磁问题研究方面的精确性与高效性。 另外,本文采用了基于矩量法的体表积分方程(VSIE)与快速算法——多层格林函数插值法(MLGFIM)相结合来研究包含各向异性介质目标的电磁散射问题。MLGFIM能将传统的矩量法的计算复杂度从O ( N~2)降到O (N)与O ( NlogN)之间,内存存储量能从O ( N~2)降到O (N)。数值计算了各向异性介质球、金属球表面涂敷各向异性介质、各向异性介质腔体以及贴片天线阵的RCS,所得的计算结果与解析解或其他文献的结果吻合,这充分证明了体表积分方程与MLGFIM相结合的方法对各向异性介质目标的研究是切实可行的。


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