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摘要随着军事和民用技术的不断发展，迫切要求精确高效地分析电大尺寸复杂目标的电磁散射特性。工程应用中，常需获取目标的宽频带宽角度的散射特性。若在宽带内逐个频率逐个角度地分析目标的散射特性，将耗费大量时间。本论文研究的正是宽带电磁散射的快速扫频分析技术。33623
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矩量法是求解电磁问题的一种数值方法。通过矩量法求解电场积分方程，可准确地预测复杂目标的雷达散射截面。但需求解稠密矩阵，对于电大尺寸散射体计算量巨大。为解决上述问题，本文将矩量法和泰勒展开法有效结合，在扫频前构造预填充矩阵，加速计算阻抗矩阵。最后，文中研究了格林函数展开法结合多层快速多极子算法的快速扫频技术，并通过算例验证其优越性。
关键词 电磁散射 矩量法 格林函数 泰勒展开 预填充矩阵 快速多极子
毕业论文设计说明书外文摘要
Title Fast Sweep-frequency Analysis for Wide-band Electromagnetic Scattering
Abstract
The accurate and efficient analysis of electromagnetic scattering of complex objects with electrically large size is urgently required by the quick development of technology for military and civil use. For most of the engineering application, the wide-band electromagnetic and angle scattering analysis is needed. Repeating solution at each frequency or angle takes a lot of time. Some methods for fast analysis for the wide-band electromagnetic scattering are proposed in this paper.
Method of moments is a numerical method for solving electromagnetic problems. Solving electric field integral equation by method of moments can accurately predict the RCS of complex targets. However, the calculation of electrically large objects is huge because of the need to solve the dense matrix. To solve the above problems, we combine the method of moments and the Taylor expansion method effectively. In such a manner, we can get the pre-filled matrix and accelerate the calculation of impedance matrix.At last, the Green's function method combined with multilevel fast multipole method approach （MLFMA）is investigated in this paper, and its superiority is verified by numerical examples.
Keywords electromagnetic scattering method of moment Green function Taylor expansion pre-filled matrix multilevel fast multipole method
目 次
1 绪论 2
1.1 研究背景和意义 2
1.2 研究的历史和现状 2
1.3 本文的研究内容及章节安排 3
2计算电磁学的矩量法介绍 5
2.1 引言 5
2.2 矩量法的基本原理5
2.3 积分方程的离散6
2.3.1 基函数的选取6
2.3.2 测试函数的选取8
2.4 本章小节 8
3 格林函数展开结合矩量法快速扫频技术10
3.1 引言10
3.2 构造预填充矩阵10
3.3 奇异性处理方法13
3.3.1 电场积分方程奇异性处理13
3.3.2 磁场积分方程奇异性处理14
3.4 本章小节16
4 格林函数展开结合多层快速多极子算法的快速扫频技术 17
4.1 引言17
4.2 格林函数展开结合多层快速多极子算法基本原理17
4.3 数值算例分析22
4.4 本章小节26
结论 27
致谢 28
参考文献29
1 绪论
1.1 研究背景和意义
在十九世纪优尔十年代，麦克斯韦结合法拉第与安培等人的研究理论，引入了位移电流概念，将宏观电磁场的基本规律用数学方程组总结出来，奠定了电磁学的基石。在现在这个信息化快速发展的现代社会中，电磁理论已经不仅仅停留在理论阶段，而是被运用到社会发展的各个角落，在各种不同的方面都得到了关注。在军事方面：各种雷达的核心就是电磁技术，各种预警与跟踪技术的核心也为电磁场技术，同时也可以用在飞机飞行器的隐身技术之中等等；在民生方面：可以说我们现在就生活在电磁场中，身边无论哪种形式的通信与交流，基本都离不开电磁波技术的介入，而在远程控制方向，对电磁技术的运用也是很多的。电磁理论的不断发展与进步，同时也在带动着人类社会向更先进更高科技的方向发展。