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基于积分方程的复杂导体目标瞬态分析

专 业: 电磁场与微波技术
关键词: 积分方程 瞬态响应 时间步进算法 目标识别
分类号: TN011
形 态: 共 133 页 约 87,115 个字 约 4.167 M内容
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内容摘要


瞬态电磁脉冲的散射与辐射是电磁学领域的一个重要课题。

由于高分辨率雷达(HRR)、电磁脉冲(EMP)仿真技术、目标识别以及超宽带(UWB)无线通信技术的发展,并伴随着奇点展开法(SEM)的出现,导体目标瞬态特性的研究已经引起人们广泛关注。

本论文紧紧围绕着时域积分方程和频域积分方程,深入研究了求解任意形状导体目标(包括天线和散射体)瞬态响应的各种方法及其关键技术,以期达到两个目标:

一、能够在有限的计算机资源条件下实现目标瞬态特性的精确建模与计算,具有较高的精度;二、在上述前提下,实现较快的分析和计算。

本文首先扼要地回顾用于瞬态分析的各种频域方法、时域方法和混合方法。

在此基础上,针对频域方法逐点计算宽频带特性的缺点,探讨渐进波形估计技术在提高计算效率方面的应用,以减小反复计算的冗余度;同时,为了克服频域数值计算中的内谐振现象,提出一种新的有效消除内谐振的方法。

在分析中,首先引入一个微小的复频率,再结合逼近技术或者插值技术,提取出谐振频率下导体的真实感应电流。

这一方法最大的优点就是简单,易于实现,概念清晰,而且计算结果精确。

接着,详细推导基于时域积分方程的时间步进法(MOT),讨论时间步进算法的后期稳定性问题,并提出一种新的抑制振荡的平均方法,在消除后期振荡现象的同时,保持计算结果的精确度。

同时,探讨局域时域基函数对时间步进法后期稳定性的影响,并构建两类新的时域基函数,有效地稳定时间步进法的后期振荡现象。

另外,本文还深入研究了以Laguerre函数为全域基函数的阶数步进法(MOD),为分析目标的瞬态特性提供了一条新的途径。

为了进一步提高时间步进算法的后期稳定性和计算效率,本文还深入地研究隐式时间步进法,并提出一种基于修正时域电场积分方程的隐式算法,既保持了计算结果的精确性,又有效地克服了后期不稳定性,而且大大地减小了计算时间。

最后,本文探讨了Prony和矩阵束的两种技术手段,深入研究了时频域联合互推技术,以绕开时间步进算法后期振荡的瓶颈问题。

在分析中,引入一类新的加权正交函数,并探讨各类函数的特点及其对联合外推性能的影响。

同时,提出一种自适应的优化算法,寻求几个重要参数的最佳值,因为它们的选取对外推方法的性能有着至关重要的影响。

时频域联合互推技术很好的突破了时域或者频域方法的各种局限和困难,实现时域方法和频域方法的优势互补,为分析复杂目标的瞬态响应提供了很好的技术途径。

然而,无论是基于Laguerre多项式还是基于Hermite多项式的时频互推技术,对几个重要参数的选取非常敏感,而且选取存在一定的难度,一旦选取不适当,可能使得外推的结果不理想或者不正确。

为了克服这一缺点,本文提出一种新的时频联合互推方法,以期获得最佳的外推性能。

本文的研究工作为导体目标瞬态特性的精确建模和高效分析提供了有效的方法途径,也为该课题的进一步深入开展打下了坚实的基础..……

全文目录


文摘
英文文摘
第一章 绪论
1.1研究背景、意义及国内外现状
1.2本文的主要贡献
1.3本文的主要研究内容及论文安排
参考文献
第二章 任意形状导体目标瞬态特性的频域分析
2.1引言
2.2矩量法介绍
2.3任意形状导体目标散射与辐射的矩量法分析
2.3.1电场积分方程
2.3.2基函数和权函数的选取
2.3.3阻抗矩阵的推导
2.4矩量法与傅立叶变换相结合的瞬态分析
2.4.1激励源
2.4.2矩量法与傅立叶变换结合
2.4.3数值结果
2.5矩量法与渐进波形估计技术
2.5.1渐进波形估计技术
2.5.2复频率跳跃技术
2.5.3数值结果
2.6内谐振问题
2.6.1内谐振问题本质和消除内谐振的方法简介
2.6.2消除内谐振问题的新方法
2.6.3数值结果
2.7本章小结
参考文献
第三章 任意形状导体目标瞬态特性的时域分析
3.1引言
3.2时域电场积分方程
3.3显式时间步进法
3.3.1空间基函数
3.3.2常见的几种时间基函数
3.3.3两类新的时间基函数
3.3.4数值求解表面电流过程
3.3.5远区场的计算
3.3.6消除后期振荡的新方案
3.3.7数值结果
3.4.隐式时间步进法
3.4.1隐式时间步进法求解过程
3.4.2远区场的计算
3.4.3数值结果
3.5基于Laguerre全域时域基函数的阶数步进法
3.5.1阶数步进法(MOD)介绍
3.5.2阶数步进法推导
3.5.3远区场的计算
3.5.4数值结果
3.6本章小结
参考文献
第四章 基于修正时域电场积分方程的瞬态分析
4.1引言
4.2修正时域电场积分方程
4.3修正时域电场积分方程的显式方案
4.3.1显式方案
4.3.2数值结果
4.4修正时域电场积分方程的隐式方案
4.4.1隐式方案
4.4.2数值结果
4.5本章小结
参考文献
第五章 基于时频域数据的内插外推技术研究
5.1引言
5.2时域外推技术
5.2.1 Prony方法
5.2.2矩阵束方法(MP)
5.2.3数值结果
5.3基于Laguerre函数的时频域互推方法
5.3.1方法介绍
5.3.2公式推导
5.3.3数值结果
5.4基于Hermite函数的时频域互推方法
5.4.1连带Hermite函数
5.4.2修正Hermite函数
5.4.3联合外推算法
5.4.4自适应优化方案
5.4.5数值结果
5.5一种新的时频域互推方法
5.5.1方法推导
5.5.2数值结果
5.6本章小结
参考文献
第六章 全文总结与展望
6.1全文总结
6.2展望

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中图分类: > TN011 > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 一般性问题 > 基础理论 > 电波传播、传播机理

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