地下电波法在深层地下物探中的应用研究

采用矩量法研究了有耗媒质中有限长圆柱对称天线的辐射特性及三维金属地质目标散射特性。首先推导了有耗媒质中圆柱对称天线的海伦积分方程;然后利用等效原理建立导体表面的电流积分方程,并采用伽略金方法将积分方程组转化为矩阵方程组,求解出散射体表面的等效电流分布,计算出其散射场;最后以典型散射体为例,进行了仿真计算分析。数值计算结果表明,采用矩量法所得的数值计算结果与AnsoftHFSS仿真的结果具有良好的一致性,验证了理论分析的正确性与程序编制的可靠性。因此该方法在深层地下物探研究中有一定的理论和应用价值。     

地下三维金属目标电磁散射仿真软件开发

基于地下电波法,采用面向对象模块化设计思想开发了地下三维金属目标电磁散射仿真软件。首先,介绍了该仿真软件所采用的数值计算方法:①根据海伦积分方程求解对称天线上电流分布,进一步求其辐射场;②基于电场积分方程求解散射体的感应电流,计算出散射场与总场。然后,从基本结构、功能方面,整体介绍该仿真软件设计思想与结构;并按功能分为主控模块、工程管理模块、输入模块、分析计算模块,分模块介绍该软件的具体设计与实现。最后,通过一个仿真实例验证该软件的性能。仿真结果表明,本软件的仿真结果与测试数据基本吻合,故该软件具有可靠性与有效性。因此,该仿真软件对地下目标散射特性分析及对地下物探深层介质中异物体的探测等具有直接指导意义。     

基于离散复像法的长、中波接地直立天线的

首先推导出了近地直立天线的porklington积分方程,采用基于分析近地天线问题的索莫菲积分方程的离散复像法,通过数值积分矩量法精确分析了长、中波直立接地天线的电流分布与阻抗特性。以76 m高的中波塔为例,通过实测值与计算对比,验证了该方法求解低频天线特性的准确性,为此类天线在工程设计中提供了更精确的计算机数值分析设计方法。     

任意形状截面的均匀介质柱体的电磁散射

本文使用等效原理建立了描述均匀有损介质体的电磁散射的微分—积分方程组。在二维介质柱体情况下,用数值方法—矩量法,求解了这一积分方程组。对于圆形及矩形截面形状给出了介质柱体表面等效电流及磁流分布的计算结果并加以验证和讨论。     

基于矩量法的三维导体目标散射问题的研究

将CAD(computer aided design)建模与矩量法相结合并应用于三维导体目标散射问题的研究.在CAD建模的基础上,得到了符合电磁计算要求的几何数据,并以此为基础计算得到表面电流,散射场等电磁参数.分析了非奇异积分的数值解及奇异积分的解析解,指出了奇异积分出现的具体条件,给出了几种典型三维导体结构的雷达反射截面(radar cross section,RCS),平面天线输入阻抗与经典理论计算进行了比较.仿真结果表明,CAD建模与矩量法相结合的算法对于计算三维导体散射场,RCS等相关电磁特性具有广泛的适用性及准确性.     

存在有耗半空间时介质包层垂直线天线特性分析

本文从反应积分方程入手,利用矩量法计算并分析了存在有耗半空间时,垂直裸线天线和介质包层线天线的特性,提出一种与本文所采用的计算方法相适应的激励源近似模型,在数值计算Sommerfeld型积分时采用了推广后的实轴积分技术,节省了计算时间,文中给出了有关天线电流分布及输入阻抗(导纳)的多组计算结果,并将有关计算结果与实验结果进行了比较,通过对计算结果的分析得到几点可供参考的结论。     

基于小波矩阵变换法的线天线辐射特性分析

应用小波矩阵变换法分析了线天线的辐射特性.首先采用矩量法建立了半波振子天线的电流积分方程及输入阻抗的数学模型,然后通过D aubech ies与Coifle it离散小波变换对电流积分方程进行了快速求解;并与传统矩量法进行了比较,仿真结果表明该方法能够使阻抗矩阵稀疏化,从而能够大大地提高求解速度,而且保证了计算结果的精度、节省了计算机内存.     

一种矩量法精度分析验证方法研究

提出一种针对任意形状目标散射矩量法计算的精度验证方法.根据等效原理,建立介质目标积分方程.令介质分界面两侧的介质参数相同,推导出入射等效源在介质体外产生的场为0.利用这种性质,对任意形状目标散射问题矩量法计算精度进行验证.对球和正8面体等算例进行的数值实验,验证了不同奇异点处理方法下介质目标积分方程的精度.数值实验证明了转移法和坐标变换法的精度优于提取法.结果同时表明所提出验证方法的有效性和通用性.      

煤矿井下线天线的矩量法分析

为了分析煤矿井下巷道电磁波的辐射特性,利用矩形波导内的格林函数,建立了无限长矩形巷道内线天线的积分方程,并采用矩量法,计算分析了矩形巷道中不同长度振子天线的电流分布情况.仿真结果表明:在煤矿井下矩形巷道中,线天线馈电点位置的变化和线天线在巷道中位置的变化,对线天线激励出的电流分布影响是不明显的.从而证明了,在分析矩形隧道中振子天线辐射特性时,将振子天线的电流假设为正弦分布规律是合理的.     

基于高阶叠层矩量法的二维导体柱电磁散射计算

基于高阶叠层矩量法理论,以三阶修正勒让德多项式为高阶叠层基函数,推导出表面电流公式,并将其应用到导体方柱和导体圆柱的二维导体电磁散射计算.数值计算结果表明:与传统的低阶基函数和三角基函数的方法比较,高阶叠层矩量法有更快的收敛速度,所需计算时间远远少于低阶矩量法;通过对高阶叠层矩量法计算TE波及TM波入射导体圆柱的电磁散射结果的比较,可知用于TE波时的计算收敛速度和效率都不及TM波;文中定义计算时间减少率,用于量化两者收敛速度的差异.数值计算结果同时也验证了高阶叠层矩量法有利于解决电大目标的电磁散射计算.     

一种解决电场积分方程低频失效的新方法

应用基于RWG基函数的矩量法(MOM)求解电场积分方程(EFIE)会出现低频失效问题.提出一种基于三角元与RWG基函数关系的连接矩阵,利用该矩阵建立了电荷与电流之间的关系方程,通过该方程将传统的EFIE方法改进为增广矩量方程(A-EFIE)方法.该方法中矢量位与标量位被分离为单独的矩阵元素,避免了低频时传统EFIE中矢量位与标量位的不平衡.应用该文方法分别计算不同低频下理想导体球的双站雷达散射截面(RCS),结果与解析解吻合良好,表明该文方法可以有效地解决传统EFIE的低频失效问题.     

Study on the EM Scattering of Rivets on the Plate

The electromagnetic (EM) scattering by rivets on the conducting plate is studied for the first time by using electric field integral equation (EFIE) in conjunction with the moment method. The surfaces of the rivets and the plate are partitioned into triangular cells, the current distribution on the patches is represented by sub-domain type basis function, the EFIE is translated into matrix equation by the Galerkin method, then the current coefficient is obtained. The results show the properties of radar cross section (RCS) varying with the incident angle when there are rivets on the plate.     

AMCBFM分析微带天线阵列的电磁散射

用自适应修正特征基函数法(AMCBFM)分析微带天线的电磁散射特性.以矩量法和体面积分方程为基础,把微带天线介质部分用四面体网格剖分,对应于SWG基函数;微带天线导体部分用三角形网格剖分,对应于RWG基函数.分析了2×2微带天线阵列的单站RCS和7×7微带天线阵列的双站RCS.结果表明:AMCBFM能有效分析微带天线阵列的电磁散射特性,且具有大幅度降低阻抗矩阵大小、减少计算机内存需求等优点.     

基于组合场积分方程的表面离散化边界方程法

表面离散化边界方程法是最近被提出的分析电磁散射问题的数值方法,论文基于组合场积分方程的表面离散边界方程法,分析了二维导体的电磁散射问题.数值计算结果表明:对于TM波,基于组合场积分方程的表面离散化方程与基于电场积分方程的表面离散边界方程法的精度和收敛速度相当,然而对于TE波,前者则具有更高精度和更快的收敛速度.     

应用Loose GMRES-FFT技术快速分析三维物体的散射特性

该文采用电场积分方程（EFIE）结合矩量法用来分析三维电磁散射问题,Krylov迭代方法结合快速傅里叶变换技术（FFT）用来求解矩阵方程。但当散射体的介电常数变大时,阻抗矩阵的条件数也随之变大,从而使得求解矩阵方程时收敛速度很慢。该文采用了引入Loose—GMRES（LGMRES）方法结合FFI、技术分析大介电常数的三维物体的散射特性,极大地提高收敛速度,改善可达10倍之多。     

二维高斯随机粗糙面与其上方三维双立方体复合散射的混合算法

基于数值方法(MOM)与基尔霍夫近似(KA)相结合的混合算法计算了二维随机粗糙面与其上方三维双立方体的复合散射特性。首先建立了随机粗糙面与其上方三维双目标的复合模型,将目标划分为MOM区域,粗糙面划分为KA区域,并采用Monte-carlo方法模拟真实粗糙地面。在复合散射场的求解中,首先求出在仅有初始入射场时多目标表面的感应电流;其次,将目标表面感应电流产生的散射场与外部入射场作为KA区域的入射场,求出KA区域表面的感应电流;最后将KA区域的感应电流产生的散射场与外部入射场作为MOM区域的入射场,利用导体目标表面的狄利克莱边界条件求出目标表面电流以及电流系数,并进一步求解出散射场。通过减小了粗糙面各面元的相互耦合及体-面的高阶耦合作用,极大提升了计算速率。在大小尺寸为L_x×L_y=100λ×100λ的粗糙面与棱边长度为l=2λ的立方体目标复合计算中,使用MoM算法产生了747 886个未知量,计算时间为8 821.5s;而使用MOM-KA混合算法产生未知量为26 868个,计算时间为423.8s,仿真结果同时验证了MOM-KA混合算法的准确性。最后,详细讨论了均方根高度、目标间距、高度及立方体尺寸及对复合散射系数的影响。     

增量型电场积分方程结合区域分解及奇异值分解方法分析微带结构

增量型电场积分方程(augmented eletric field integral equation,AEFIE)是一种新的全波分析方法,主要是用来解决大型复杂电磁学问题?AEFIE采用了分离电荷和电流的思想,对电场积分方程进行改革,使其成为低频问题的一种解法,此时积分方程的矢量位和标量位被分离,然后使用合适的频率归一化因子使它们趋于平衡,从而解决EFIE(electric field integral equation)方法中的低频崩溃问题?通过AEFIE方法分析电小尺寸的微带结构,为了能够有效地解决未知量过大的问题,利用远场相互作用形成的子矩阵块具有低秩特性,引入了矩阵分解与奇异值分解算法(matrix decomposition algoithm and singular value decomposition,MDA-SVD),节省了计算时间和内存需求?数值结果表明该方法的有效性和精确性?     

光栅散射问题数值计算的积分方程方法

考虑一维光栅散射问题的数值计算, 利用积分方程方法对散射问题进行研究. 讨论了积分方程解的存在性与惟一性, 并给出了数值算法与误差估计, 进行了数值试验. 数值试验结果表明了所得结果的正确性.     

EFFICIENT TIME DOMAIN ANALYSIS of ARBITRARILY SHAPED CONDUCTING WIRE STRUCTURES

We developed an efficient analysis the current induced in the wire structure. The analysis based on the time-Domain Integral Equation, in which a thin wire approximation is used. The time-domain electric field integral equation is used with the moment method to develop a numerical procedure for treating problems of scattering by arbitrary shaped bodies. We present an efficient numerical method for calculating the electromagnetic scattering from arbitrary shaped conducting bodies in the time domain with a comprehensive treatment of a single, straight thin wire. A time domain electric field integral equation is formulated for the problem of an arbitrary shape. The solution method is based on the moment method to solve the straight thin-wire problem.