【摘 要】
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随着电磁场应用领域的不断扩大,计算电磁学这门学科逐渐发展起来,其中的矩量法可以精确求解各种电磁场问题,在目标的辐射和散射方面受到了广泛的应用,然而作为一种求解积分方程的算法,计算过程中引入了格林函数,需要解复杂的矩阵方程,尤其在计算电大尺寸导体目标电磁散射时,会形成一个规模较大的满秩且稠密的阻抗矩阵,求逆复杂,计算量比较大,计算时间长并且易发生错误,本文针对这种情况,深入探究了矩量法求解目标电磁散
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随着电磁场应用领域的不断扩大,计算电磁学这门学科逐渐发展起来,其中的矩量法可以精确求解各种电磁场问题,在目标的辐射和散射方面受到了广泛的应用,然而作为一种求解积分方程的算法,计算过程中引入了格林函数,需要解复杂的矩阵方程,尤其在计算电大尺寸导体目标电磁散射时,会形成一个规模较大的满秩且稠密的阻抗矩阵,求逆复杂,计算量比较大,计算时间长并且易发生错误,本文针对这种情况,深入探究了矩量法求解目标电磁散射的过程,具体的研究内容如下:1.首先对面积分方程理论进行介绍,推导了基于理想导体表面的积分方程,然后讨论了矩量法的基本原理,重点对如何选取基函数进行了说明,并且推导了使用矩量法对电场积分方程求解的一般性公式,采用具体算例验证了矩量法求解问题时的正确性。2.详细分析了矩量法离散电场积分方程过程中的奇异性问题,针对传统方法填充阻抗矩阵效率不高而且计算复杂的问题,提出了一种高效填充阻抗矩阵的方法-质心切分法,在填充阻抗矩阵的同时也解决了求解电场积分方程时的奇异性问题,并且完成了其应用在矩量法中的公式推导。3.为了使稠密的阻抗矩阵稀疏化,达到快速求解矩阵方程的目的,将小波分析引入到了矩量法求解目标电磁散射的过程中,利用Mallat算法和Haar小波基推导出了离散小波序列,然后对小波变换稀疏矩阵的原理进行分析,经过小波变换和阈值化后可以实现对稠密矩阵的稀疏化。4.利用重启广义最小余量法与ILUT预条件技术结合,用于求解小波变换后的阻抗矩阵方程,然后对于小波变换的稀疏化原理进行可视化分析,并且对于求解方程的广义最小余量法进行收敛性分析,最后基于目标的散射特性,通过仿真实例验证了本文所提出算法的高效性和正确性。
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