台址内部设备瞬态干扰引起的110 m射电望远镜近场耦合计算方法

射电望远镜具有高灵敏度和高分辨率的特性,台址内部微弱的电磁干扰会影响其工作状态,增加天文观测难度.本文针对110 m射电望远镜台址内部瞬态辐射干扰引起的近场耦合问题,提出了一种基于偶极子近似和时域物理光学的混合计算方法.首先对台址内部设备瞬态干扰源进行分析,利用偶极子天线理论对近场辐射源进行分析与建模,结合时域物理光学法分析并计算了台址内部干扰源对射电望远镜天线口径面近场的电磁耦合特性,最后结合Feko全波算法验证本文方法的有效性.本文方法为110 m射电望远镜台址内部辐射干扰对天文观测的影响分析提供了理论支撑.     

基于PE-TDPO的110 m射电望远镜远-近场耦合计算方法

正在新疆奇台建设的110 m全向可动射电望远镜是一个可以接受微弱射电信号的天文设备,台址周围较大范围内存在着数量众多的干扰源会影响其观测精度与效率.本文提出了一种基于抛物方程和时域物理光学法(Parabolic Equation and Time Domain Physical Optics, PE-TDPO)的混合计算方法,以110 m全向可动射电望远镜为研究对象,对台址附近大区域内干扰源信号的传播过程进行建模.在较大地理尺度上对干扰信号从台址远场至近场的电磁耦合特性进行了综合评估,为大型射电望远镜电磁干扰问题处理提供理论依据.本文以通信基站作为典型干扰源,基于数字地图建立射电望远镜台址周围的高精度地形模型,采用抛物方程对干扰信号的远场电波传播进行分析,得到从干扰源处至射电望远镜处的信号传播的路径损耗和传播因子;其次将PE方法计算得出的远场电场值代入TDPO的积分中,得到干扰信号在射电望远镜焦点处的近场耦合特性;最后讨论了远场干扰源特性对射电望远镜的远-近场耦合的影响.     

平板目标近场散射的缩比特性

用物理光学法研究导电平板目标近场散射特性，为了提高计算效率，中采用了卷积积分法，通过计算机的模拟发现，当特征尺寸，入射波长及观察点离目标的距离改变时，其散射场存在一定的换算关系，散射场出现近似的或严格的相似性。     

天线方向图对目标近场散射特性影响的研究

以SCTE可视化预估系统为基础,用高频近似法建立了考虑天线方向图时目标近场RCS理论模型.通过实例,计算了有无天线方向图影响下的近远场RCS曲线,分析了天线方向图对目标近场RCS特性的影响.结果表明,天线方向图对目标近场散射特性影响是不容忽视的.     

基于非结构Cartesian网格的电磁散射场计算

计算流体力学中的网格技术和数值方法对于计算电磁学的应用具有借鉴意义。该文结合计算流体力学中的数值方法,建立了基于非结构Cartesian网格上的时域有限体积法,用于求解电磁散射问题。为保证这种方法在时间和空间上具有二阶精度,在时间离散上采用二步Runge-Kutta方法,空间离散采用非结构的二阶NND格式。通过求解时域中的Maxwell方程组,计算了二维翼型和三维乘波体外形等典型完全导电散射体的雷达截面。计算结果表明:该方法计算精度高,适用于复杂外形的电磁散射问题的求解。     

声呐目标散射近场特性研究

本文通过实验测量对水下目标的散射近场特性进行了研究。首先,本文应用赫姆霍茨积分公式计算了简单几何形状目标的散射近场随距离、频率及入射波束照射面积的变化。其次,实验测量了××艇模型不同部位的散射近场强度。最后,本文测量了球壳目标散射近场的空间指向特性,并与远场指向特性进行了比较。     

带有裂缝的电大尺寸目标电磁散射特性分析

提出了一种分析计算带有裂缝的电大尺寸复杂目标电磁散射问题的混合方法-FEN／PO-PID方法,在该方法中,采用基于棱边的有限元法(Edge-based FEM)为低频方法,物理光学法与物理绕射理论(POPTD)为高频方法,通过耦合技术将二者结合在一起．将此方法用于带有裂缝的二维导电柱的电磁散射特性分析,计算结果与有关文献的数据一致性很好,从而验证了该方法的准确性．还给出另外两种截面的二维导电柱体雷达截面的计算曲线．理论分析与计算结果表明,该法与其它计算同类问题的方法相比,能节省计算机存储单元、提高计算速度。     

基于几何光学近似模型的大气泡粒子散射光场分布计算

基于几何光学近似模型（GOM）对大气泡粒子散射特性进行了分析.针对散射角的多值问题进行了研究,并对不同三角函数的求解方法进行了分析,提出了一种基于tan（θp2）函数和MATLAB中的fsolve（.）函数的遍历取值的简便准确求解方法,计算了球形的大气泡粒子和水粒子的总散射光强分布、近场和远场散射相位分布,并与Mie理论计算进行了比对,计算结果与Mie理论计算吻合很好,验证了算法的正确性.     

一种改进的图形电磁计算(GRECO)多次散射计算方法

雷达目标中存在着大量的二面角结构,而二面角多次散射的贡献是目标远场雷达散射截面积的重要组成部分.针对传统图形电磁计算(graphical electromagnetic computing,GRECO)法中的缺陷,使用几何光学(geometry optics,GO)和物理光学(physics optics,PO)的混合方法完成目标多次散射计算,并提出一种基于最小夹角法的自适应步长搜索算法,对符合多次散射条件像素对的搜索进行了优化.使用该算法计算典型二面角模型和组合模型的远场雷达散射截面积,计算结果准确可信.该方法对目标隐身与反隐身研究以及目标自动识别具有良好的工程应用价值.     

基于FEKO的引信目标近场动态散射特性实时仿真

引信目标的近场散射特性受到天线方向图、目标局部照射、弹目交会状态等因素的影响,计算过程复杂。首先提出了一种基于FEKO的目标近场散射特性实时仿真方法,然后根据引信作用段的特点建立了弹目交会模型,对引信目标的近场动态散射特性进行了实时仿真,仿真结果表明近场散射强度与导弹脱靶量和目标照亮区有直接关系,脱靶量越小,散射强度相对越大,且弹目距离较近时,由于照亮区的不同散射强度将出现较大起伏。     

一种基于LSTM神经网络建模的时域电磁正演方法

针对传统计算电磁学在求解时域电磁散射特性时耗时较长的问题,该文提出了一种基于长短时记忆(LSTM)神经网络的时域电磁正演算法,以快速准确地求解时域电磁散射特性。首先,利用时域有限差分(FDTD)方法生成样本数据;然后,搭建一个适用于本问题的LSTM神经网络模型,将一部分样本作为训练数据输入到该LSTM神经网络中,另一部分作为测试数据来验证基于LSTM神经网络的电磁正演模型的可靠性。经过验证,基于LSTM神经网络的时域电磁正演建模方法与传统的FDTD方法相比,在保证足够精确度的前提下(平均相对误差低于2%),计算速度提高了1 809倍。实验结果表明,基于LSTM神经网络的时域电磁正演模型算法能够对不同形状、不同相对介电常数的散射体在不同位置时的电场做出正确的预测,并且计算速度显著提高。     

天线时域近场测试平面的结果显示系统

为了解决时域近场平面测试中结果显示系统配套的问题,通过修改数据处理过程中的计算方式,输出不同的显示数据格式,提出了一种应用于倾斜主瓣的主平面剖分方法,在频域范围内对倾斜主瓣的主平面剖分进行了研究,给出了一种实用的新型倾斜主瓣主平面剖分与显示方法,得到一套较为完善的时域结果显示系统.研究结果表明,该系统实现了时域动态显示功能,达到了时域近场平面测试系统时域分析的要求,基本满足时域近场平面天线测试需要.     

基于二维FDFD分析复合目标电磁散射

频域有限差分(Finite Difference Frequency Domain,FDFD)法直接从Maxwell方程组的微分形式出发建立差分近似方程组;并通过采用吸收边界条件截断计算域来模拟开域电磁散射问题。方法具有公式简单、直观,便于分析复杂形状、复杂介质以及周期性结构等目标的电磁特性。基于二维频域有限差分(FDFD)法计算分析了复合目标的电磁散射。数值结果表明方法的正确性和分析复合目标电磁散射特性的有效性。     

基于积分方程法的确定性MIMO信道建模研究

基于电磁场的磁场积分方程方法(MFIF)和微扰理论对MIMO信道模型进行电磁建模和数值分析.数值计算中为保证计算精度和计算速度,通过分块迭代方法来处理不同天线单元之间的强耦合与弱耦合作用.以矩形口径天线为例,模拟分析了自由空间和散射环境中MIMO系统的S参数,与CST仿真结果的比较验证了该信道建模方法的正确性.     

将推广的理想匹配层用于分析天线近场散射

讨论了应用于计算天线近场散射问题的推广的理想匹配层吸收边界条件的问题。所提出的方法在分析天线近场散射问题中取得了比较好的效果，数值计算的结果表明了该方法的有效性。     

WTe2 在室温下的红外纳米成像

本文用扫描散射近场光学显微镜(s-SNOM)在室温下研究了碲化钨(WTe_2)的近场光学响应,利用有限偶极模型计算了WTe_2样品与金刚石基底的近场散射信号比,发现观测结果并不能完全由块材所描述,从而推测出样品表面具有与块材无耦合作用的WTe_2纳米薄层,并对在样品边缘发现的很强的亮纹做出了可能的解释.这个工作为今后对拓扑材料的光学研究提供了参考.     

空间结构-地基动力相互作用数值分析时域算法研究

对于大型结构地震响应分析,结构-无限地基耦合系统动力分析的数值实现,往往由于有限元网格过多,以及地基无限域时域计算模型中存在的复杂卷积运算,严重限制了求解规模.为解决此问题,提出了基于阻尼溶剂抽取法的三维结构-地基相互作用分析的分区时域逐步求解模型.并针对三维大规模工程问题的数值求解,在积分算法及矩阵存储格式等方面,结合阻尼溶剂抽取法的特点进行了详细的探讨,以推进动力相互作用时域数值分析的实用化.以三维全空间球形空腔动力变形及大岗山拱坝的地震响应分析为例,针对上述数值实现算法进行了具体验证,并就不同的地基弹模及地震波输入方式对坝体响应的影响进行了探讨.计算结果表明,地基辐射阻尼以及河谷散射效应对结构的动力响应有很大影响,而该模型表现出了良好的精度和计算效率.     

三维复杂目标近区散射场的计算

针对复杂目标近场电磁散射特性问题,应用有限元全波数值方法计算复杂目标在赫兹偶极子辐射球面波照射下的散射特性. 由于有限元方法所计算的区域有限,为精确获得目标近区散射场,通过已得输出面上电流源和磁流源,推导得出空间中任意位置处的散射电场严格表达式,并将其用于计算复杂目标的近区广义雷达散射截面. 通过数值试验验证该严格计算公式的正确性,展示该方法对复杂目标近场电磁散射特性问题的有效性.      

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%.      

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.