导体目标雷达散射截面的ACA-SVD快速算法研究

采用传统矩量法(MOM)求解电大尺寸物体时计算机资源消耗大,运算速度慢。为降低求解该类问题对于计算机硬件的需求,提高运行速度,应用自适应交叉近似(ACA)算法对阻抗矩阵的远场组元素进行低秩压缩,然后通过奇异值分解对得到的缩减矩阵进一步压缩以实现减少矩阵存储并加速矩阵向量乘运算。对于近场组元素,采用精确矩量法结合近场预处理技术,实现对雷达散射截面的快速计算。该算法在计算理想导体的双站RCS时结果与Mie级数结果吻合良好;算例证明:在计算精度相同的前提下,相比于传统矩量法,ACA和ACA-SVD算法的引入,分别可以减少59.25%和78.10%的存储空间,从而可以加速矩阵向量乘的计算。     

基于FFT技术微波集成电路及阵列天线快速电磁仿真

该文开展了混合位积分方程(MPIE)的空域矩量法(MoM)对单片微波集成电路(MMIC)及阵列天线的全波分析,并采用了共轭梯度快速傅里叶变换(CGFFT)算法减少矩量法的内存需求与计算复杂度.并针对此方法必须采用等间距离散的限制,采用了基于快速傅里叶变换(FFT)技术的修正算法,包括稀疏矩阵规则网格方法(SMCG)、自适应积分方法(AIM)和预校准快速傅里叶变换方法(Precorrected-FFT).此类方法既保留了三角基函数精确建模的能力又具备CGFFT算法高效计算的优点,实现了对复杂结构、电大尺寸的微波集成电路及阵列天线的快速电磁仿真.     

基于高阶叠层矩量法的二维导体宽频带计算

文章将高阶叠层矩量法与渐近波形估计(AWE)法进行结合,用于解决高阶叠层矩量法的宽频带计算时间长的问题.分析结果表明,利用新的方法所得结果与高阶矩量法曲线基本吻合,新方法有效地降低了宽频带的计算时间,而且剖分的单元宽度要大于低阶AWE法,这有利于进一步对电大目标进行宽频带计算.     

天线-天线罩系统分析的优化共轭梯度算法

利用等效原理和矩量法(MoM)对天线和天线罩系统一体化严格建模,分析了阻抗矩阵性态较差产生原因,给出了一种可改善收敛性的预处理方法.通过进一步分析此矩阵的分块构成,对应用共轭梯度(CG)算法求解此问题的迭代过程进行了优化.数值计算结果证明了该优化的有效性.     

基于不同积分方程的线天线矩量法分析

首先扼要地阐述矩量法(MoM)分析天线的一般概念和基本思想,然后分别采用 3种不同的积分方程对线天线进行矩量法分析,并与解析计算结果进行比较,两者的一致性说明了计算结果的正确性。     

FDTD／MoM用于耦合口径辐射的数值仿真

对屏蔽体耦合口径的辐射问题进行数值仿真时，导体盒内部结构的复杂性，以及导体盒外部近场到远场的变换是其中的难点所在．时域有限差分法（FDTD）可以处理内部结构复杂、非均匀介质的情况，而矩量法（MoM）擅长处理电大尺寸的辐射问题，因此可以把2种方法相结合来处理此问题．在导体盒内部由于结构和介质上的复杂性，使用了FDTD，在计算导体盒外部远场情况时，使用基于电场积分方程（EFIE）的MoM来变换到远场，从而解决了导体盒耦合口径的辐射问题，节省了计算机内存和计算时间．     

MoM-PO混合方法在电磁辐射中的应用

为了克服传统电磁场仿真方法不能有效解决某些特殊结构电磁辐射问题的弊端,充分借鉴矩量法(Method of Moment, MoM)和物理光学法(PO)各自的优点,提出一种MoM-PO混合方法.MoM-PO混合方法将天线划分为2个区域,并将2个区域用三角面元剖分,并在2个区域采用相同的屋顶基函数(RWG)来表征各自的表面电流,保证了2个区域边界上的电流连续性.分别在2个区域上应用MoM和PO,得到离散的矩阵方程,求解后即得电流分布.经数值算例验证,MoM-PO混合方法较传统的高频法,精度大大提高,与矩量法相比又在很大程度上减少了计算量,缩短了计算时间,是一种有效的电磁场计算方法.     

基于最佳一致逼近的高阶矩量法及其应用

文章应用最佳一致逼近理论构建了一种高阶基函数方法,并将其应用于二维电磁散射问题的求解。将计算结果与传统矩量法及解析解比较可知,该高阶矩量法在较低的剖分情况下,具有很高的计算精度。将此新型的高阶基函数方法用于电大导体和其它形状散射问题中,计算结果依然有较高的计算精度,从而有效降低了计算复杂度。     

红外/微波波束合成器近场均匀性分析

针对矩量法（MoM）计算电大尺寸介质近场分布的低效率,提出使用口径场积分法（AFIM）分析红外/微波波束合成器近场均匀性,对比表明,AFIM相对MoM偏差小于10%,计算时间从数小时缩短至数秒.以电场分布曲线的标准差为均匀性指标,计算表明波束合成器近场均匀性关于D2/λL成负幂函数关系（D为波束合成器口径,L为近场距离,λ为波长）.将该负幂函数用于波束合成器外形尺寸优化,优化结果通过MoM进行验证,相对偏差小于10%.      

加罩天线阵辐射特性的MoM建模与快速计算

利用表面积分方程(SIE)和矩量法(MoM)对加罩天线阵的辐射特性进行了整体严格建模.通过预条件技术(PT)和快速多极子方法(FMM),明显改善了MoM矩阵方程的性态,降低了计算机内存占用,加速了共轭梯度法(CG)的收敛速度.对几种加罩天线阵进行了数值仿真,分析了天线罩有关参数对天线阵辐射特性的影响.结果表明,天线罩的介电常数、尺寸、形状等参数对天线阵辐射特性有显著影响.     

电大三维非均匀介质体散射特性的快速分析

在体积分方程矩量法(VIE-MoM)中,采用多层快速多极子技术(MLFMA)并结合近场预条件技术,快速分析电大尺寸三维非均匀介质目标的电磁散射特性.在实施MLFMA加速技术的基础上,选取系数矩阵中近场耦合元素构造出具有近似对角特征的稀疏化矩阵,对其求逆快速构造预条件因子,用以加快GMRES迭代收敛速度.通过电大尺寸介质平板算例验证了MLFMA计算程序的正确性及其在节省计算时间和内存需求方面的明显效果.对非均匀半球壳介质体和三层非均匀介质平板的RCS进行了计算,采用上述预条件技术,收敛计算效率分别提高了87%和42%.数值结果表明,采用MLFMA结合预条件技术的VIE-MoM,是解决快速分析电大尺寸非均匀介质体散射问题的有效途径.     

一种改进的蚁群求解算法

为了提高蚁群算法的求解性能,对基本蚁群算法进行了改进.采用上三角的信息素存储形式、改禁忌表为可选表、遗传算法中的交叉及变异、全局更新信息素等做法对基本蚁群算法进行改进,并介绍了在Matlab环境下编程实现的方法及步骤,仿真实验求解了16个城市的TSP问题,得到最短距离为73.988,结果表明了编程思路的正确性及算法的高效性.此改进算法改善了随着求解空间的增加而导致的求解效率低下及因迭代次数的增加而造成的信息素量堆积导致的不成熟收敛,提高了搜索能力及速度,拓展了搜索空间.     

双三次NURBS曲面生成与分解

推导出了一套便于微机实现的双三次ＮＵＲＢＳ（非均匀有理Ｂ样条）曲面的生成算法，在此基础上，提出了由一张ＮＵＲＢＳ曲面分解成多张ＮＵＲＢＳ子曲面的方法，并使得对整张曲面的造型修改可通过对各子曲面的造型修改来实现．解决了因内存资源有限而难以在微机上进行大曲面或复杂曲面（多控制顶点）的动态造型设计这一难题．     

三维电大尺寸复杂群目标的单站RCS的快速多极子分析

用快速多极子算法(FMM)和共轭梯度法(CG)求解三维电大尺寸复杂群目标的电磁散射特性。对单站雷达散射截面(RCS)的预估,更采用了物理光学电流近似和相位修正的继承迭代法两项措施进一步加快了求解过程。该方法具有节省内存,计算量小,迭代速度快且精确度高的特点,特别适于准确分析多个电大尺寸目标间的相互影响。用三维计算实例验证了该方法在解决电大尺寸复杂群目标电磁散射分析方面的有效性和优越性。     

解TSP问题的蚁群算法及其收敛性分析

研究和证明求解旅行商问题(TSP)的蚁群算法收敛性.针对蚁群算法搜索时间长、收敛速度慢、易陷入局部最优等缺陷,改进Dorigo提出的基本蚁群算法.最后,用典型的旅行商问题CHN144进行仿真实验,结果表明,改进蚁群算法在收敛速度及求解能力上都有较大改善.     

一种节约内存的局部一维减缩时域有限差分方法

为了提高电大尺寸目标电磁计算效率,提出了一种用于克服时域有限差分算法稳定条件限制、降低计算所需内存的新方法。证明了即使在无源区域,局部一维时域有限差分法所给出的电磁场量不满足零散度关系,并推导了该散度关系的具体表达式。基于该非零散度关系和麦克斯韦旋度方程,将三维局部一维时域有限差分法与减缩时域有限差分法相结合,从而得到三维的局部一维减缩时域有限差分法。通过仿真计算证明该方法与LOD-FDTD方法的计算结果一致,具有良好的计算稳定性。     

介质粗糙面上目标后向散射的高效混合算法

以计算介质粗糙面上目标后向散射为目的,提出一种高效的混合计算方法.该方法在单独处理粗糙面与目标方面与传统混合法一致,即使用基尔霍夫近似法(KA)处理粗糙面区域,使用矩量法(MoM)并结合多层快速多极子技术处理目标区域.实验结果表明,所提出的混合法与传统方法不同的是,根据大尺度光滑型介质粗糙面镜向散射最强的特点,在计算耦合场时只在粗糙面上截取一块区域进行计算,从而极大地减少了耦合场计算中所用内存与时间.     

等效偶极矩法分析金属天线电磁辐射特性研究

文章用等效偶极矩方法分析金属天线的电磁辐射特性。以矩量法和RWG基函数为基础,金属天线被剖分成一定数量的三角形网格。把三角形面元对等效成电偶极子模型,当2个电偶极子模型之间的距离大于某一临界距离时,两三角形面元对之间的作用(采用一点数值积分时需4次计算)等效为两电偶极子之间的作用(仅需1次计算)。等效偶极矩法简单、易操作,数值结果表明了该方法与原方法几乎相同的计算精度。