電磁散射分析中的譜元拋物線方程方法.pdf

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2、位論文是我個(gè)人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知，除了文中特別加Ｗ標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含其他人己經(jīng)發(fā)表或撰寫過。的研究成果，也不包含為獲得南京郵電大學(xué)或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意與我。一。本人學(xué)位論文及涉及相關(guān)資料若有不實(shí)，愿意承擔(dān)切相關(guān)的法律責(zé)任研巧生簽名：敏日期；如育南京郵電大學(xué)學(xué)位論文使用授權(quán)聲明本人授權(quán)南京郵電大學(xué)可保留并向國(guó)家有關(guān)部口或機(jī)構(gòu)送交論文的

3、復(fù)印件和電子文檔；允許論文被查閱和借閱；可レッ將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索；、、。容和紙用影縮匯編本學(xué)位論文電子的質(zhì)可采印印或掃描等復(fù)制手段保存本文文檔內(nèi)一容。）論文的相論文布（包括刊登授權(quán)南京郵電大學(xué)研巧生院辦理。內(nèi)致的公涉密學(xué)位論文在解密。后適用本授權(quán)書．研：ｌｂ究生簽名；導(dǎo)師簽名；日期別ＩＳ扛SpectralElementMethodBasedParabolicEquationforEMScatteringProblemsThesisSubmitt

4、edtoNanjingUniversityofPostsandTelecommunicationsfortheDegreeofMasterofEngineeringByXueMinyuanSupervisor:Prof.ChenRushanMarch2015摘要電磁場(chǎng)數(shù)值計(jì)算方法在電磁仿真領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用，例如頻域有限差分法（FDFD）、矩量法（MOM）和有限元法（FEM）等。這些方法在分析電大尺寸目標(biāo)的電磁散射問題時(shí)，雖然計(jì)算精度高，但存在著消耗內(nèi)存多、對(duì)計(jì)算機(jī)配置要求高等缺點(diǎn)。物理光學(xué)等高頻

5、方法可快速求解且消耗計(jì)算機(jī)資源少，但其計(jì)算精度卻不理想。拋物線方程（ParabolicEquation，PE）是由波動(dòng)方程近似而來，它可以將三維問題降為一系列的二維問題，沿拋物線軸向方向進(jìn)行迭代求解，在降低了求解難度和計(jì)算內(nèi)存的同時(shí)，仍能保證較高的計(jì)算精度。本文對(duì)電磁散射分析中的譜元拋物線方程方法進(jìn)行了研究，主要有以下幾方面的內(nèi)容：首先，詳細(xì)介紹了拋物線方程方法的基本理論，以及三維矢量拋物線方程方法分析電磁散射問題的基本原理和實(shí)施過程。其次，分析研究了標(biāo)量的譜元拋物線方程方法在電磁散射中的應(yīng)用。有限

6、差分的拋物線方程方法采用規(guī)則網(wǎng)格來離散散射目標(biāo)，足夠細(xì)密的剖分網(wǎng)格才能模擬散射體外型，而譜元拋物線方程方法采用非規(guī)則網(wǎng)格建模的方法能更好模擬散射體外型，提高計(jì)算精度。通過雙線性插值的方法獲得每個(gè)步進(jìn)面上任意點(diǎn)處的場(chǎng)量。在此基礎(chǔ)上，詳細(xì)推導(dǎo)了譜元拋物線方程的表達(dá)式，通過數(shù)值算例驗(yàn)證了其正確性。最后，研究了矢量的譜元拋物線方程方法在電磁散射中的應(yīng)用。我們?cè)敿?xì)推導(dǎo)了矢量拋物線方程對(duì)應(yīng)的譜元法表達(dá)式，詳細(xì)描述了矢量邊界條件的處理以及求解過程，并通過數(shù)值算例進(jìn)行了驗(yàn)證。在網(wǎng)格剖分較粗時(shí)，譜元拋物線方程方法比有

7、限差分的拋物線方程方法具有更高的計(jì)算精度。對(duì)于拋物線方程方法的近軸限制，我們可以利用旋轉(zhuǎn)拋物線方程方法來獲得散射目標(biāo)的全向雙站雷達(dá)散射截面積（RCS）；根據(jù)單/雙站RCS之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，可由散射目標(biāo)的雙站RCS快速插值出一定角度范圍內(nèi)的目標(biāo)單站RCS，通過算例驗(yàn)證了方法的正確性。關(guān)鍵詞:拋物線方程方法，譜元法，非規(guī)則網(wǎng)格建模，電磁散射，單/雙站轉(zhuǎn)換IAbstractComputationalelectromagneticshavebeenwidelyusedintheelectromagnetics

8、imulationforelectronicengineering.Rigoroustechniqueslikethemethodofmoments(MOM)orthefinitedifferencefrequencydomainmethod(FDFD)workwellforelectricallysmallobjects.Morememoryrequirementsarerequiredwhenthescattereriselectricallylarge.Less