薄介质涂覆目标电磁散射特性的分析

论文摘要

近几年来,随着军事现代化进程的快速发展,以及航空航天技术兵器的不断更新与改进,在一些空间武器像战斗机、导弹等的隐身、热绝缘等方面的设计中,均会在表面涂覆薄介质材料来降低目标的雷达散射截面,实现其隐身设计。另外在微带电路、微带天线的设计中也存在着薄介质底板的问题。因此对薄介质涂覆目标的电磁散射特性的研究显得越来越重要。本论文涉及的方法主要以矩量法作为理论基础。深入研究了闭合金属的薄介质涂覆目标的电磁散射特性。根据理想导体边界条件,可以将所有的源转化成金属表面的感应面电流,因此整个积分方程只有一个未知量,相比较PEC-TDS、表面积分方程、体面积分方程等会节省很多未知量,从而降低计算机的内存消耗和求解时间。特别是当薄介质的层数逐渐增加时,本论文提到的方法始终没有增加额外的未知量,相比较其他方法有更多的优势。本论文通过一系列的算例,可以看出本方法的正确性和有效性。本论文还详细分析开放金属的薄介质涂覆目标的电磁散射特性。由于需要构造开放金属的下表面网格,所以相比较闭合金属的薄介质涂覆目标要增加一倍的未知量,相比较其他方法不会节省太多未知量。然而当薄介质的层数逐渐增加时,始终不会增加额外的未知量,相比较其他方法仍然节省比较多的未知量。本论文通过一系列的算例验证了本方法的正确性和有效性。由于矩量法在形成矩阵方程是满秩矩阵,耗费过多的计算机内存,本论文将引入多层快速多极子来降低内存消耗,同时加快求解积分方程过程时的矩阵矢量相乘运算。既提高了矩量法的求解效率,又缩短了计算时间,从而应用于分析实际问题中的电大尺寸目标。最后将多层快速多极子并行化,用来分析实际工程应用中的电特大尺寸目标。另外,由于本方法只需要对金属目标建模,不需要对薄介质部分进行网格剖分,方便实际工程的多次仿真测试。

论文目录

• 摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究的现状及意义
• 1.3 本论文内容简要
• 2 矩量法简介
• 2.1 引言
• 2.2 矩量法的基本原理
• 2.3 雷达散射截面的计算
• 2.4 本章小结
• 3 闭合金属的薄介质涂覆目标的电磁散射特性
• 3.1 引言
• 3.2 闭合金属的单层薄介质涂覆目标的电磁散射特性
• 3.2.1 基本原理
• 3.2.2 源与源之间的转化
• 3.2.3 散射场的计算
• 3.2.4 数值计算结果
• 3.3 闭合金属的多层薄介质涂覆目标的电磁散射特性
• 3.3.1 基本原理
• 3.3.2 源与源之间的转化
• 3.3.3 散射场的计算
• 3.3.4 数值计算结果
• 3.4 闭合金属的部分薄介质涂覆目标的电磁散射特性
• 3.4.1 基本原理
• 3.4.2 数值计算结果
• 3.5 本章小结
• 4 开放金属的薄介质涂覆目标的电磁散射特性
• 4.1 引言
• 4.2 开放金属的单层薄介质涂覆目标的电磁散射特性
• 4.2.1 开放金属的电磁散射特性
• 4.2.2 开放金属的单层薄介质涂覆目标的电磁散射特性
• 4.2.3 数值计算结果
• 4.3 开放金属的多层薄介质涂覆目标的电磁散射特性
• 4.3.1 基本原理
• 4.3.2 数值计算结果
• 4.4 本章小结
• 5 快速多极子在薄介质涂覆目标散射的应用
• 5.1 引言
• 5.2 基本原理
• 5.2.1 多层快速多极子基本原理
• 5.2.2 快速多极子在薄介质涂覆目标中的远场作用
• 5.2.3 并行快速多极子基本原理
• 5.3 数值计算结果
• 5.3.1 多层快速多极子应用于闭合金属的薄介质涂覆目标
• 5.3.2 多层快速多极子应用于开放金属的薄介质涂覆目标
• 5.3.3 并行多层快速多极子应用于薄介质涂覆目标
• 5.4 本章小结
• 6 总结与展望
• 6.1. 全文总结
• 6.2. 展望
• 致谢
• 参考文献