并且在军事方面应用也极其广泛，比如雷达，电磁炮和卫星等等。都涉及我们的日常生活 [14]    。

因为电磁学快速的发展，计算电磁学越来越受到人们的关注与重视。计算电磁学从高等 电磁学中分离出来的一个学科，主要研究相关数值的运算。随着计算机硬件和软件的迅猛发 展，计算电磁学开始取代经典电磁学成为研究的主要方向之一。

在 1969 年，人们首次发现有限元方法可以很快的解决许多电磁问题，这也是第一次应用 有限元方法来解决电磁问题。现在很多仿真软件都是按照这个方法研制的，例如说安捷伦公 司的 Ansoft HFSS 仿真软件。但是有限元方法自有自己的缺点和不足，当使用有限元法研究 一些开域的问题的时候，必要要用吸收边界来做一个条件，这样做的话，那么对空间的需求 量太大，这会将矩阵的计算放大，计算的量也会被提高许多，而所被需要的内存也将会被放 大。但是使用矩量法计算的时候，会大大提高效率。因此我们想到将两个方法结合到一起， 这样就诞生了有限元边界积分的方法 [5-8]。文献综述

1。2 本论文的研究内容和章节安排

本论文的研究工作包括两个部分： 第一部分：熟悉、理解有限元边界积分法的原理。本论文将给出有限元边界积分法的原

理的内容。

第二部分：熟悉并掌握 HFSS 电磁软件的设计与仿真，并进行阵列天线的仿真与设计，得 到阵列天线的辐射方向图。本文将给出阵列天线的设计与仿真结果图。

本论文的章节安排：

第一章绪论部分阐述了本论文的研究背景。说明本文的研究方向。 第二章原理部分主要介绍了有限元边界积分法的基本原理。

第三章介绍了 HFSS 电磁软件的应用，并用 HFSS 设计并仿真阵列天线，得到其辐射方向 图。

2。 有限元边界积分法的原理 

2。1 引言

有限元法最先在 20 世纪就被人们提出，而到了现在，这个方法不仅方便、快速。有效， 并且在各个物理研究的相关领域也受到了广泛的运用。因此本文介绍了有界元边界积分的方 法。有限元边界积分(FE-BI)方法是一种强大的数值计算方法。该方法首先将这个问题转换为 内部和外部问题。这个领域内部使用有限元的方法(FEM)和在外部地区使用边界积分方程的方 法(BIE)。并且内外部有边界连续条件来连接[9-10]。

有限元方法将首先应用于二维散射问题。后来扩展到用于更具挑战性的三维散射问题。 更具体地说是 Paulsen et al 这个人第一个设想将方法应用到三维的散射问题。他采用了基 于节点有限元来离散外部空间并使用电场积分方程或者磁场积分方程来代表外部空间。但是 这个设想有两个主要缺点。首先，它继承了所有因为基于节点元素来离散电场和磁场引起的 困难。这些困难包括了如何解决介质交界面、传导边缘和假面的问题。其次,它的失败在于内 部共振频率,它被定义为空腔的共振频率，填充在 BIE 覆盖的一个理想导体表面及其内部与外 部介质。

虽然有限元边界方法的实现比边界元素其他数值方法在处理非均匀物体上更强大,但它 仍然有一个瓶颈,BIE 的稠密矩阵的生成。这个瓶颈严重限制在处理大型对象上的问题。虽然 这个问题可以在一些特殊问题或部分缓解使用特殊表面分离的内部和外部地区上可以避免但 是到目前为止没有有效的方法可以解决通用的三维问题。

我们在 FE-BI 方法上兴趣重燃是源于最近开发的快速多极子方法(FMM)和多层快速多极 算法(矢量)。我们的目标是应用矢量完全消除一般三维问题瓶颈的方法,。在追求这一目标的 过程中,我们遇到一些关于使用 FE-BI 使用边界元素和 CFIE 来实现的方法准确性和效率的问 题。本文告诉我们的研究中这些问题和实现 FE-BI 矢量的方法。来*自-优=尔,论:文+网www.youerw.com