导读:本文包含了电磁散射与辐射论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:太赫兹波,GaP,ZnTe晶体,第一性原理,电磁耦子色散
电磁散射与辐射论文文献综述
武文杰[1]（2019）在《GaP/ZnTe晶体电磁耦子散射辐射THz波机理研究》一文中研究指出近年来,太赫兹技术在人体安检、无线通信、探测雷达和波谱检测方面已经显现出巨大的现实应用价值,而研究高功率太赫兹波源则成为推动太赫兹应用的关键驱动力。立方闪锌矿 GaP和Zn Te单晶作为产生和探测太赫兹波的重要非线性晶体,引起了人们的高度重视。本文基于目前实验上通过参量互作用技术在非线性晶体中产生太赫兹信号为基础,采用第一性原理计算和Matlab仿真相结合的方法,理论模拟了闪锌矿GaP和ZnTe单晶中电磁耦子散射产生THz的色散特性,并采用拉曼散射实验,研究了TO声子在不同观测条件下的峰强信息,研究结果为闪锌矿晶体通过参量振荡方法辐射THz奠定了细致的理论基础和实验基础。本文主要研究工作如下:(1)基于第一性原理计算了闪锌矿晶体GaP和ZnTe的电子结构和光学性质。计算结果表明:GaP的带隙值为1.597eV,属间接带隙半导体,ZnTe的带隙值为1.249eV,属直接带隙半导体;GaP和ZnTe晶体静态介电常量分别为10.7和7.47,折射率分别为3.27和2.73,并且在太赫兹波段的吸收系数低。(2)理论分析了GaP和ZnTe晶体的晶格动力学性质。通过叁种方法计算了TO声子频率,并由拉曼散射实验对计算的TO声子频率进行验证;根据计算的光学参数和TO声子频率,理论模拟了GaP/ZnTe晶体电磁耦子的色散曲线和相位匹配线,为闪锌矿晶体通过非线性光学参量振荡(TPO)方法产生可调谐THz波奠定了坚实的理论基础。(3)采用拉曼散射实验,研究TO声子在不同观测条件下的峰强信息,间接表征电磁耦子在太赫兹波段的增益情况。实验结果表明:GaP<110>晶向的TO峰强最高,与入射激光的作用效果更佳;红外入射激光激发的GaP<110>晶向晶体TO声子峰强要远高于可见光激发的TO声子峰强;红外入射光条件下,ZnTe<110>晶向晶体的TO峰强与入射光功率呈线性关系;红外入射光条件下,相同入射激光功率时,GaP<110>晶向的TO峰强要远高于ZnTe<1 10>晶向晶体的TO峰强。(本文来源于《西安理工大学》期刊2019-06-30）
付松,倪彬彬,陶鑫[2]（2018）在《斜传播的电磁离子回旋波对辐射带高能电子的非线性散射》一文中研究指出本文通过3-D实验粒子方法验证斜传播的电磁离子回旋波(EMIC)对辐射带镜像高能电子的非线性散射作用。EMIC波模是地球辐射带中最为重要的波动之一,其典型频率在离子回旋频率之下,在磁赤道激发源附近呈左旋极化,并沿磁力线准平行传播。大量研究表明EMIC波模能够通过回旋共振机制引起的投掷角散射,将辐射带高能电子(例如1MeV以上)损失到地球高层大气,对辐射带电子动力学有着非常重要的影响。我们的研究表明在回旋共振机制之外,斜传播的EMIC波模能够与辐射带电子发生朗道共振和弹跳共振,这两种共振机制主要作用于被称为镜像电子的高投掷角电子,能够影响较大的能量范围。典型的辐射带EMIC波模具有非常大的振幅(1-10n T量级),实验粒子模拟表明,具有大振幅的EMIC波模与镜像电子的作用由非线性弹跳共振机制占主导作用,能够将90度附近投掷角的电子散射到较低的投掷角范围内。并且这一散射作用效果非常强,其投掷角扩散系数约在10~(-3)s~(-1)量级。这一研究发现将加深我们对EMIC波模对辐射带电子的投掷角散射的作用,并帮助理解磁暴期间辐射带电子全投掷角通量快速降低(dropout)这一重要的空间天气学现象。(本文来源于《第35届中国气象学会年会 S18 空间天气观测与业务的融合》期刊2018-10-24）
蔡强明[3]（2017）在《金属—介质目标电磁散射与辐射的高阶矩量法及快速算法研究》一文中研究指出近年来,随着科学技术的快速发展,在目标探测与识别、隐身与反隐身技术、雷达系统设计与评估、高性能天线系统设计、微波集成电路仿真、电磁兼容性分析等领域都需对具有复杂结构目标展开电磁建模分析。针对这一问题,本文深入研究了积分方程高阶矩量法及快速算法精确求解任意复杂结构金属目标、介质目标以及金属-介质组合目标电磁散射与辐射的关键技术与高效求解方法。首先,本文从等效原理出发,建立了表面积分方程(SIE)、体积分方程(VIE)和体面积分方程(VSIE)。然后,系统地阐述了MoM的数值实现过程和关键技术,其中,详细介绍了基于曲面叁角形单元和曲面四面体单元的高阶几何建模过程以及离散金属面电流和介质体内等效体电磁流的常用低阶基函数。最后,介绍了常用的激励方法和相关电磁参量(雷达散射截面,输入阻抗等)的计算方法。为有效减少MoM分析中所用到的未知量,深入研究了基于高阶迭层矢量(HOHV)基函数的积分方程高阶矩量法(IE-HO-MoM)。首先,将一类具有良好正交特性且定义于曲面四面体单元的高阶迭层矢量基函数用于离散VIE,提出了体积分方程高阶矩量法(VIE-HO-MoM),其中详细研究了该类高阶迭层矢量基函数的构造、连续性和正交性分析,基于迭层基函数的混合阶建模技术以及Duffy变换方法处理曲面体积分的奇异性。在VIE-HO-MoM基础上,接着提出了基于高阶迭层矢量基函数的体面积分方程高阶矩量法(VSIE-HO-MoM),并将其用于求解电大尺寸金属-介质组合目标电磁问题。在各类IE-HO-MoM中,详细分析了不同阶基函数对应的剖分单元尺寸、高斯积分点数目等计算参数对计算效率和结果精度的影响,给出了IE-HO-MoM分析计算参数最优化的选取原则。数值算例表明,在合理选择基函数阶数、剖分单元大小、高斯积分点个数的情况下,基于高阶矩量法求解的积分方程法在减少未知量总数的同时具有较高的结果精度和计算效率,而且混合阶建模技术能进一步提高高阶方法的计算机资源利用率。为加速高阶矩量法的迭代求解过程,本文引入了MLFMA算法,并分别结合SIE、VIE和VSIE分析了典型电磁散射和辐射问题,验证了高阶MLFMA算法的准确性和有效性。这部分重点研究了高阶MLFMA的参数选取和稀疏近似逆(SAI)预条件技术。数值算例表明在合理选择基函数阶数和剖分单元大小的情况下,高阶MLFMA能有效提高计算效率。在实际电磁工程问题中,采用共形网格离散复杂结构不仅给几何建模过程带来了困难而且还产生了额外的未知量。针对这一问题,本文提出了基于高阶迭层矢量基函数的非共形积分方程高阶矩量法(NC-IE-HO-MoM),包括非共形表面积分方程高阶矩量法(NC-SIE-HO-MoM)、非共形体积分方程高阶矩量法(NC-VIE-HO-MoM)和非共形体面积分方程高阶矩量法(NC-VSIE-HO-MoM)。这部分重点研究了应用于NC-IE-HO-MoM的高阶迭层矢量基函数、NC-IE-HO-MoM的基本理论和实现过程。数值算例表明,基于非共形离散剖分的NC-IE-HO-MoM降低了叁维复杂目标的几何建模过程难度,增强了算法的灵活性和拓展了其应用能力。另外,本文提出了一种用于加速积分方程高阶矩量法阻抗矩阵元素填充的基函数展开重组(BER)技术,并通过算例验证了其有效性。在实际应用中,我们往往关心的是如何快速有效地计算目标的宽带辐射特性和散射特性,本文最后研究了宽带频率扫描和宽带介质参数扫描的快速计算方法。在泰勒级数展开法(TSE)的基础上,将TSE技术与SIE、VIE和VSIE相结合推导出了基于TSE技术的积分方程法。采用该类宽带算法求解金属、介质和金属-介质组合目标的宽带电磁相应,数值结果说明了其计算效率和准确性。为了避免因使用TSE技术带来内存增加从而导致应用范围受到限制的问题,本文提出了基于高阶迭层矢量基函数的高阶宽带算法,并通过数值结果说明了其准确性、高效性和适用性。本文的研究工作为复杂金属-介质目标电磁散射和辐射问题的精确电磁建模与快速计算提供了有效的解决途径。独立开发完成的数值代码,集成了多种高效数值求解技术,且该代码具有良好的平台移植性和可继承性。数值结果验证了代码的精确性和高效性,为进一步分析实际工程中的电磁问题奠定了坚实的方法基础。(本文来源于《电子科技大学》期刊2017-09-26）
郑宇腾[4]（2017）在《多尺度结构电磁辐射/散射问题的积分方程方法及快速算法》一文中研究指出近几十年来,计算电磁学已被广泛应用于电子、通讯、遥测、遥控等众多领域,为工程设计及科学研究提供了电磁场的仿真模拟工具。随着科学技术的进步,尤其是电子技术的飞速发展,对于电磁仿真工具求解能力的要求也在不断提高。本文研究的多尺度问题正是计算电磁学面临的热点问题之一。多尺度问题是指待求目标不仅兼具电大问题巨大的未知量,还包含电小尺度亚波长的复杂精细结构。因而在使用电磁场数值算法求解时会遇到新的问题和挑战。本文主要研究积分方程的多尺度问题。论文从多尺度问题的混合形式快速算法、中低频多尺度问题中积分方程的稳定性以及平面分层结构中的多尺度电磁问题叁个角度出发分别进行详细的阐述。为克服多层快速多极子方法在求解多尺度问题时效率降低的缺陷,本文针对混合形式的多尺度快速算法进行了研究。研究以低频稳定的快速笛卡尔展开方法为基础,通过转换使其与多层快速多极子方法相融合,弥补了多层快速多极子方法在求解多尺度问题时效率降低的缺陷。研究中涉及了几个关键技术点,其中包括:微分算子对笛卡尔张量的影响、混合快速方法的构建方式、体表积分方程的混合快速算法以及混合快速算法的预条件技术。最终基于体表方程形成了可用于求解电、磁及金属复合材质的混合形式多尺度快速算法求解器。在使用电场积分方程求解中、低频多尺度问题时,多尺度结构包含的精细网格将导致电场积分方程出现低频崩溃问题。为解决这一问题,本文首先分析了赫姆霍兹分解对电场积分方程低频崩溃问题的意义。通过引入约束条件的方式,推导了可用于低频问题求解的改进型的电场积分方程。进而引入微扰法解决了改进型电场积分方程在极低频下求解不精确的问题。利用对阻抗矩阵元素的级数展开,整合了电场积分方程、增广电场积分方程以及增广电场积分方程微扰法叁种方法,形成了覆盖中频、低频以及极低频的高效阻抗矩阵填充算法,形成了适用于宽带问题的高效矩量法求解器。另外,通过增广电场积分方程和混合形式多尺度快速方法构建出适用于中、低频多尺度问题的快速求解器。在平面分层结构中的多尺度电磁问题的求解方面。针对平面分层结构的特点,研究了两种模式匹配方法。分别为基于谱域模式匹配方法的严格耦合波分析,以及基于二维有限元方法的数值模式匹配方法。最后针对工程上的需求,研究了参数连续变化条件下的快速计算方法。研究了基于紧缩基函数方法的模式降阶方法。研究了矩量法阻抗矩阵在求解宽频带问题时的仿射分解方式,将紧缩基函数方法应用于宽频带下矩量法的高效计算求解。研究了通过矩阵方程右端项预估解向量特性的预估技术,从而将紧缩基函数方法应用于入射平面波角度变化时矩量法的高效求解计算。(本文来源于《电子科技大学》期刊2017-03-15）
贾苗苗[5]（2016）在《宽带电磁散射辐射问题的积分方程法》一文中研究指出随着通信系统的高集成度、小型化,电路结构更加复杂并伴随多尺度和多物理现象。多尺度芯片级电路的分析与建模将变得更为重要。同时系统的多频带、多功能也造成了系统之间的互相干扰以及信号的串扰问题。另外,系统在工作中受到外来电磁波的辐射引起的电磁干扰,甚至损害系统。因此研究电磁波在不同频段尤其是低频状态下的电磁效应的物理机制显得尤为重要。本文分别从时域和频域积分方程出发,改进和发展针对中低频的快速计算方法及新型预条件技术,为宽带、多频带系统以及复杂多尺度电路设计提供有力的电磁计算工具。首先,本文从时域积分方程的隐式时间步进算法出发,介绍了求解时域积分方程的时间步进算法的实现过程,并给出了时域积分方程时间步进算法MOT (Marching on Time)稳定性的判断方法、圆盘定理分析矩阵性态以及对高斯脉冲、调制高斯脉冲中参数设置的讨论。其次,在提高MOT算法的后时稳定性方面,本文采用了一种精确计算阻抗矩阵的方法,利用δ函数的选值特性和卷积特性,可以把内层源积分转化为推迟位函数与时间基函数(及其导数或积分)的卷积计算,外层积分仍然采用高斯积分方法。首先推导了基于多项式时间基函数的解析卷积结果,然而随着时间基函数的阶数增加或者时间基函数本身很复杂时,解析的卷积表达式复杂甚至无法得到解析结果。本文提出了一种基于变量替换法的数值卷积方法,最终实现了适用于任意时间基函数的时域阻抗矩阵的精确计算方法,该方法实用广,实现简单高效。另外,基于该方法考察了时间步长和时间基函数对时域积分方程MOT算法的后时稳定性和求解精度的影响,特别是内谐振以及低频和高频成分对后时稳定性及求解精度的影响。通过算例分析得知,时域积分方程MOT算法的后时稳定性和求解精度得到很大的改善。然后针对频域电场积分方程的低频问题,从算子的角度分析了频域电场积分方程中的低频崩溃问题。并采用了增广电场积分方程来克服低频崩溃问题,本文从频域增广电场积分方程出发并引入微扰方法进一步提高计算精度。然而由于该方法涉及到不同的积分核和矩矢相乘,大大增加了计算时间和内存。微扰法中的积分核满足均匀网格上的托普利兹(Toeplitz)特性,因此可以通过FFT (Fast Fourier Transform)加速不同阶数的积分核Rn-1,(n = 0,1,2,…)对应的矩矢相乘,从而提高大规模问题的计算效率。又当n≥ 1时,高阶核不存在奇异性问题,不需要作近区修正,只有当n = 0时需要作近区修正。本文又详细给出了拉格朗日插值不同阶数的积分核的误差分析。另外,在时域电场积分方程中同样也存在低频崩溃问题,本文采用改进的增广型电场积分方程法来解决该问题,讨论了电流连续性方程的两种不同形式(微分形式和积分形式)对时域增广电场积分方程(TD-AEFIE, augmented EFIE in Time Domain)的后时稳定性和精度的影响。并通过圆盘定理对TD-AEFIE的矩阵系统的条件数进行深入分析。针对,然后加入两种不同的预条件技术,对角预条件和约束预条件,通过圆盘定义分析结合实际算例,约束预条件比对角预条件在改善矩阵性态方面效果更好且与时间步长△t无关。最后,给出了几种不同的降阶方法,矩阵束方法(MatrixPencilMethod,MPM)、Prony分解、特征基函数方法、模式降解法。其中重点分析了模式降阶方法在时域积分方程MOT算法中的应用,通过简单的算例对比发现,该方法可以大大提高时域电场积分方程MOT的计算效率,通过与矩阵束方法相对比,发现二者满足同样的物理规律,在选取采样点方面比较类似。(本文来源于《电子科技大学》期刊2016-10-23）
马平,石安华,韩冬,于哲峰,孙良奎[6]（2016）在《基于弹道靶的球模型及其流场的光辐射和电磁散射特性测量》一文中研究指出为了深入地研究高超声速目标及其流场对目标探测和识别的影响,在弹道靶设备上开展了球模型光辐射和电磁散射特性测量。采用二级轻气炮发射装置,球模型为φ15 mm的Al_2O_3球,速度范围为4.2~6.1 km/s,靶室压力范围为2.0~15.4 kPa,由光电倍增管探测器测量中心波长为254、365和430 nm的紫外辐射强度和可见光辐射强度,由红外InSb探测器测量3~5μm和(本文来源于《第十四届全国物理力学学术会议缩编文集》期刊2016-09-27）
苑春雷,赵显超,王清芬[7]（2016）在《散射通信系统电磁辐射影响分析》一文中研究指出电磁辐射的问题越来越引起人们的关注。针对散射通信系统周边环境电磁辐射的问题,分析了其近、远区电磁辐射能量的功率密度分布,在此基础上深入研究了相关电磁辐射标准,采用《电磁辐射暴露限制和测量方法》(GJB5313-2004)来确定区域安全的限值,提出了主流散射通信系统安全区域的确定方法。给出了散射通信系统站址选择的一些建议,为散射通信系统工程选址提供理论参考。(本文来源于《无线电工程》期刊2016年06期）
高翔[8]（2016）在《飞行器/排气系统红外辐射及电磁散射特性数值研究》一文中研究指出雷达探测和红外探测是目前针对飞行器的主要侦测方式,而发动机的排气系统不仅是飞机后向3μm-5μm波段内的主要辐射源,作为电大腔体也是飞行器后向主要的雷达散射源。因此,如何降低排气系统的红外和雷达信号强度成为隐身飞行器设计研究的重要问题。以此为背景,本文开展了飞行器及其排气系统的红外辐射和电磁散射特性研究。在红外辐射研究方面,发展了红外数值计算方法,并在此基础上研究了气溶胶隐身技术和S弯遮挡技术等红外抑制技术的特点,最后以耦合进/排气系统的飞翼无人机为研究对象,分析了太阳辐射、地面辐射、天空辐射等环境因素对飞翼无人机的红外辐射特性的影响。在电磁散射方面,研究了腔体电磁散射特性计算方法并开展了暗室实验测试验证,最后研究了几何构型设计、介质涂覆等雷达散射截面(RCS,Radar Cross Section)缩减技术。论文的主要研究内容及结果如下:1、在红外辐射计算技术方面:针对红外辐射计算与CFD计算使用网格不一致而带来的计算精度损失的问题,本文提出了基于非结构网格“表面”编号的拓扑方法,避免了将CFD结果数据及网格数据拓展全叁维和插值而带来的计算精度损失,此外所提出的网格拓扑方法能够解决包含周期性边界条件的红外辐射问题;对气体辐射的逐线计算方法和Malkmus统计窄谱带模型进行了研究,并在HITEMP数据库基础上采用Malkmus统计窄谱带模型构建了用于3μm-5μm和8μm-14μm气体辐射研究的燃气数据库;针对使用窄谱带模型进行大气衰减作用计算效率较低的问题,将CG近似下的Malkmus模型与HITRAN数据库结合,应用于背景辐射模型的计算,提高了构建背景辐射的计算效率;基于球形粒子光学参数、稀疏粒子系的光学参数以及散射统计概率模型,建立了含粒子介质系的散射模型,并将此模型与反向蒙特卡洛方法相结合,开发了能够计算含粒子介质系红外辐射的方法和计算软件,为气溶胶隐身技术研究提供了有力的工具;通过构建太阳辐射模型、地面辐射模型、天空辐射模型,并以壁面双向反射函数模型模拟飞翼机体表面对太阳辐射的反射,最终实现了处于背景中的飞行器红外辐射数值仿真,为研究目标与环境之间的影响提供了理论与技术支撑。2、在气溶胶红外隐身技术方面:以轴对称排气系统为基础开展了SiO2粒子注入对排气系统的红外抑制效果的研究,获得了粒子注入规律对排气系统的红外辐射强度的影响规律。通过分析粒子的注入流量、注入速度、注入角度、直径以及外流马赫数等参数对粒子注入后的排气系统红外辐射特性的影响,发现了离散颗粒注入流量过大反而会使得排气系统在大角度下的红外辐射增强;在有外流的情况下,粒子注入速度和注入角度对排气系统的红外抑制效果的影响不大;在大探测角下,外流马赫数为0.4时的抑制效率要高于马赫数为0.6和0.8时的抑制效率。3、在几何遮挡红外抑制技术方面:为探索遮挡技术对排气系统红外辐射的影响,对比研究了轴对称排气系统、单S弯排气系统以及双S弯排气系统的红外辐射特性,得出采用双S弯排气系统,能够使红外辐射强度的最大值相比轴对称排气系统减少95%左右,使被锁定距离的最大值降为轴对称排气系统的15%左右;开展了宽高比、第一弯位置、第一弯面积、出口斜切角度以及出口形状等几何参数的变化对双S弯排气系统的气动性能及红外辐射特性影响研究,得到了几何参数变化对双S弯排气系统的气动性能及红外辐射特性的影响规律。4、在背景与目标红外辐射研究方面:采用理论分析与数值模拟相结合的方法,分析研究了“干净构型”及耦合不同进/排气系统的飞翼无人机的气动性能及内外流特性;并对耦合S弯进气道、单S弯或双S弯排气系统的飞翼无人机的红外辐射特性进行了分析研究;结果表明,耦合双S弯排气系统的飞翼无人机具有更低的红外辐射强度;最后,以耦合双S弯进/排气系统的飞翼无人机为对象,开展了无人机蒙皮反射背景辐射的研究,研究表明在3μm-5μm波段内,太阳辐射是飞机蒙皮的主要反射辐射,而在8μm-14μm波段内反射辐射主要来自地面辐射和天空的辐射。5、在电磁散射计算方法与RCS实验测试方面:将迭代物理光学方法与阻抗边界条件相结合,发展了可用于腔体吸波介质涂覆研究的电磁散射计算程序,并将其与红外辐射计算程序进行集成;基于简化的轴对称排气系统模型,对本文的数值方法进行了验证,结果表明,所开发的电磁散射计算程序能够用于研究排气系统这类复杂腔体的电磁散射特性;为消除排气系统的外壁面对RCS测试结果的影响,针对电大尺寸腔体RCS测试的要求,设计研制了分别适用于轴对称排气系统、双S弯排气系统且符合背景噪声要求的两种低散射壳体;采用步进频率测试系统,在暗室中完成了轴对称、双S弯两种排气系统在五个波段下的RCS测试,验证了双S弯结构能够有效地减缩排气系统的RCS。6、在排气系统RCS减缩技术方面:分析对比了简化后的轴对称排气系统、单S弯排气系统以及双S弯排气系统在X波段内的电磁散射特性。研究表明,双S弯结构可使得排气系统的RCS至少减缩74.4%,并进一步分析了宽高比、第一弯面积、第一弯位置等多个几何参数对双S弯排气系统电磁散射特性的影响,探寻了排气系统电磁散射特性随几何参数变化的规律;针对介质涂覆对双S排气系统RCS的影响,开展了双S弯排气系统不同涂覆位置的研究,研究发现介质涂覆能够有效减缩排气系统的RCS,在喷管出口附近壁面涂覆吸波材料具有高的效费比。(本文来源于《西北工业大学》期刊2016-05-01）
赵博[9]（2016）在《介质目标散射和载体天线辐射的电磁问题研究》一文中研究指出雷达在第二次世界大战中得到了迅速的发展,时至今日发展成为能够代表一个国家军事工业先进水平的典型案例。雷达系统的设计和目标电磁散射特性的预估与系统前端天线辐射特性的分析是紧密相关的。目标电磁散射特性的预估是以电磁计算方法为基础的,其最终要求则是能够对外形复杂和电大尺寸的目标进行精确且快速的分析。另一方面,天线辐射特性分析的难点之一在于能够有效计算各种复杂载体平台对天线性能的影响。本文基于以上背景并结合国防预研项目,着重研究了电磁算法中有关介质目标的矩量法及其快速算法,并结合扫频算法实现了针对介质目标的快速宽带散射分析。此外,对载体平台上天线辐射特性的快速分析进行了相关研究。本文的主要工作可以概括为以下六个方面：1.详细研究了电场积分方程的矩量法。介绍了矩量法的数学原理,根据理想导体边界条件建立了电场积分方程。着重讨论了RWG基函数的特点、伽略金检验过程和高斯数值积分,对奇异性问题进行了细致的公式推导。2.详细研究了基于PMCHWT方程和体积分方程的矩量法。从均匀介质目标散射模型的等效外问题和等效内问题出发,阐述了PMCHWT方程的形成过程。用矩量法对PCMHWT方程进行求解,并讨论了子阻抗矩阵的对称性和其奇异性问题。介绍了基于四面体剖分的SWG基函数及其的特点。用矩量法对适用于一般介质目标的体积分方程进行求解,并对奇异性问题给出了详细的公式推导。对介质金属混合目标的矩量法进行了拓展研究。3.介绍了积分方程-快速傅里叶变换方法(IE-FFT)中均匀笛卡尔网格的建立和自由空间格林函数的拉格朗日多项式插值技术,形象地展示了离散格林函数矩阵的叁重Toeplitz特性,完整的阐述了具有叁重Toeplitz特性的矩阵和向量乘积的快速傅里叶变换(FFT)加速原理。针对矩量法内存需求大和求解矩阵方程计算复杂度较高的问题,研究了基于PMCHWT方程的IE-FFT技术,并比较了两种可能的FFT加速策略,将内存和计算复杂度降低到O(N1.5)和O(N1.5log N)。同样,研究了基于体积分方程的IE-FFT方法,有效的将内存和计算复杂度降低到O(N)和O(N log N)。4.提出将体积分方程矩量法分别结合渐近波形估计和最佳一致有理逼近来快速预估一般介质目标的宽带电磁散射特性。第一种方法在给定频点对矩阵方程中的阻抗矩阵、激励向量和未知向量进行泰勒展开,对关于频率的多项式进行合并同类项来求解未知向量的泰勒展开系数,通过Pad6逼近对未知向量做进一步展开来延展带宽。第二种方法在给定的整个带宽内选定切比雪夫节点,计算其对应波数上的等效体电流密度,并通过梅利逼近来提高计算精度。将PMCHWT-IE-FFT和最佳一致有理逼近相结合来快速分析均匀介质目标的宽带散射特性,通过FFT加速技术缩短了最佳一致有理逼近方法中电磁流密度的求解时间。5.针对矩量法物理光学混合算法(MoM-PO)中修正阻抗矩阵填充计算复杂度较大的问题,提出将MoM-PO和IE-FFT相结合的IE-FFT-PO方法。首先对修正阻抗矩阵进行矩阵分解得到矩量法区和物理光学区之间互阻抗矩阵和耦合矩阵的乘积。稀疏存储自阻抗矩阵、互阻抗矩阵和耦合矩阵的阻抗元素,并对矩阵方程求解每一步迭代中的叁次矩阵向量积运算进行FFT加速。6.针对载体平台上多天线的辐射问题,提出基于MoM-PO方法的分区技术,将每一个天线及其附近区域划分为一个矩量法区,剩余部分为物理光学区。该方法在考虑每一个矩量法区和物理光学区之间耦合作用的基础上,进一步考虑多个矩量法区之间的相互作用。相比传统MoM-PO方法,其结果是修正阻抗元素个数的大幅减少,从而缩短自阻抗矩阵需要的修正时间。借鉴迭代MoM-PO的思想,提出了分区迭代的MoM-PO方法,相比分区MoM-PO方法,进一步缩短了载体平台多线天线辐射问题分析所需要的时间。(本文来源于《西安电子科技大学》期刊2016-04-01）
胡金花[10]（2015）在《复杂线面结构目标电磁散射与辐射研究》一文中研究指出矩量法(MoM)因其计算精度高而成为计算电磁学中最主要的方法之一,是积分方程方法的代表,且已发展出了多种快速算法,如快速多极子方法(Fast-Multipole method FMM)。FMM较传统矩量法的计算效率虽然得到较大提高,然而在计算宽角度入射问题时需针对每个入射角度分别反复迭代运算,计算量仍然较大,因此本文将快速多极子方法和压缩感知理论(Compressed sensing,CS)相结合用于计算面结构目标的宽角度入射问题。压缩感知理论是信号处理领域应用较广泛的方法,该方法需要重新构建数个新的激励源,这些激励源富含宽角度入射下的各种空间信息,用该新激励源来取代快速多极子矩阵方程中的激励项,求出这数个新激励源作用下的电流值,并利用压缩感知理论恢复出全部入射角度下的待求电流值,从而提高计算效率。分析多尺度复杂目标的电磁特性时,例如舰船平台、飞行器、雷达系统等,经常需要处理线天线与导体相连的结构,准确分析这类组合目标的电磁特性具有非常重要的工程意义。对于线与面,线与体的组合问题,如线天线与金属导体相互连接的目标,单一的空间基函数(RWG基函数)己不能满足对线结构和线面结合结构的空间离散要求,因此本文对线天线,连接点和导体表面分别采用线基函数、线面结合基函数和RWG基函数进行空间离散。对于线结构以及线面结合结构的宽角度入射问题,仍需对各个入射角度反复迭代计算,计算量较大,因此本文将压缩感知理论引入线结构和线面结合结构宽角度入射问题的求解中,并对压缩感知理论中稀疏变换基进行优化,将勒让德基、离散余弦正交基和傅里叶正交基这叁种经典稀疏转换基应用于求解线结构宽角度入射问题中。另一方面,时域积分方程方法特别适合求解宽频带电磁问题,尤其适用于分析和研究理想导体目标的瞬态电磁散射和辐射特性。基于时间步进算法(Marching-on-in time, MOT)求解的时域积分方程理论结合了积分方法和时域方法的优点：该方法只需要对目标表面进行剖分,因此和其他数值计算方法,如时域有限元法和时域有限差分法相比较,该方法的未知量求解较少。时间步进算法求解时域积分方程时需要对目标表面电流同时进行空间和时间离散,通过迭代求解电流的系数,进而求出表面电流和其他需要研究的电磁参量。不同的目标在空间离散时需要选取不同的空间基函数,时间基函数选取高阶基函数和类椭球波基函数(Approximate Prolate Spheroidal Wave Functions, APSWF)等。本文的主要研究内容及创新之处：(1)在传统矩量法的研究基础上将快速多极子方法应用于频域积分方程的快速求解中,并将快速多极子方法和压缩感知理论相结合应用于求解面结构目标宽角度入射问题,在快速多极子原有矩阵方程的基础上,实现对待求宽角度电流值进行压缩感知计算所需的数次观测,由这数次观测得到的若干个含丰富入射角度信息的电流观测值,再结合CS中的稀疏转换基和恢复算法,便能高精度的重构出所有入射角度下的电流值。该方法仅通过少量的观测即可完成对各入射角度下电流的最终求解,本文利用该方法对导体球和导体立方体等模型进行了数值仿真,数值结果验证了本文方法的有效性。(2)对复杂线结构宽角度入射问题的研究。利用积分方程方法求解线天线模型的电磁特性,为了对线结构表面电流进行数值离散,引入线基函数作为空间基函数。对于线结构目标的宽角度入射问题,将压缩感知理论引入,仅通过少量几次的观测即可完成对各入射角度下线天线电流的最终求解。本文应用该方法对单绕轴向模螺旋天线和四元线天线阵进行了数值仿真,从而有效地实现了线结构目标宽角度入射问题的快速计算,得到线天线的相关电磁参量,并将傅里叶基、离散余弦正交基和勒让德基作为该算法的稀疏转换基,实验结果表明,不同稀疏转换基下该算法所需观测次数不同,因此,通过构造更为良好的稀疏转换基可有效减少观测次数,从而优化该算法。(3)对复杂线面结合结构宽角度入射问题的研究。首先引入RwG基函数、线基函数、线面结合基函数同时作为空间基函数对线面结合目标进行空间离散,从而表示出目标表面电流的空间分布。对于线面结合结构的宽角度入射问题,将压缩感知理论引入,仅通过少量几次的观测即可完成对各入射角度下电流的最终求解。本文应用该方法对带杯状接地面的轴向模螺旋天线和抛物面反射镜天线进行了数值仿真,从而有效地实现了线面结合结构宽角度入射问题的快速计算,得到线面结合结构的相关电磁参量,并对压缩感知理论中的观测矩阵进行了优化,实验结果表明,不同观测矩阵下该算法所需观测次数不同。(4)对复杂线结构、线面结合结构瞬态电磁散射特性的研究。本文在频域积分方程研究的基础上,推导了基于时间步进算法求解的时域电场积分方程、时域磁场积分方程以及时域混合场积分方程的公式,并对导体立方体和导体球模型进行了数值仿真,验证了时间步进算法求解时域积分方程的有效性。当利用时域积分方程方法求解线天线模型的电磁特性时,为了有效地改善时间步进算法(M0T)的后时稳定性,引入线基函数和类椭球波函数(APSWF)作为该算法的空间和时间基函数。然而,应用类椭球波基函数推导得到的矩阵方程具有非因果特性,必须使用外推方法以恢复时间步进算法的时间步进特性。当利用时域积分方程方法求解线面结合目标的电磁特性时,引入线基函数、线面结合基函数和RWG基函数同时作为空间基函数。本文应用该算法对线天线模型和线面结合模型进行了数值仿真,获得了天线的瞬态电流响应、回波损耗(S11)、耦合系数(S21)以及方向图等重要参数,实现了对线天线和线面结合目标辐射问题和互耦问题的分析与研究。(本文来源于《安徽大学》期刊2015-10-01）
电磁散射与辐射论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文通过3-D实验粒子方法验证斜传播的电磁离子回旋波(EMIC)对辐射带镜像高能电子的非线性散射作用。EMIC波模是地球辐射带中最为重要的波动之一,其典型频率在离子回旋频率之下,在磁赤道激发源附近呈左旋极化,并沿磁力线准平行传播。大量研究表明EMIC波模能够通过回旋共振机制引起的投掷角散射,将辐射带高能电子(例如1MeV以上)损失到地球高层大气,对辐射带电子动力学有着非常重要的影响。我们的研究表明在回旋共振机制之外,斜传播的EMIC波模能够与辐射带电子发生朗道共振和弹跳共振,这两种共振机制主要作用于被称为镜像电子的高投掷角电子,能够影响较大的能量范围。典型的辐射带EMIC波模具有非常大的振幅(1-10n T量级),实验粒子模拟表明,具有大振幅的EMIC波模与镜像电子的作用由非线性弹跳共振机制占主导作用,能够将90度附近投掷角的电子散射到较低的投掷角范围内。并且这一散射作用效果非常强,其投掷角扩散系数约在10~(-3)s~(-1)量级。这一研究发现将加深我们对EMIC波模对辐射带电子的投掷角散射的作用,并帮助理解磁暴期间辐射带电子全投掷角通量快速降低(dropout)这一重要的空间天气学现象。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
电磁散射与辐射论文参考文献
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