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电磁散射的研究是当今计算电磁学中的一个重要课题,有限元法是一种常运用于计算电磁散射问题的有效方法。本文介绍了有限元法的基本原理,利用有限元法并结合物体旋转对称的性质,深入研究了旋转对称物体的散射特性,通过计算旋转对称体的雷达散射截面(RCS),验证了算法和程序的准确性、快速性和高效性。
本文首先对有限元法的原理和发展现状、有限元系统矩阵的特点等进行了简单的介绍与研究,然后提出了一种行之有效的有限元方法(FEM)来计算一个复杂旋转对称体(BOR)的散射问题。该复杂旋转对称体通常是由良导体、阻抗表面或任意非均匀材质构成。
本方法利用棱边矢量基函数展开其切向场分量以及节点标量基函数展开其角度场分量。引入矢量基函数能够消除采用节点基函数所产生的伪解。有限元网格利用圆柱坐标系中的完全匹配层(PML)来截断。圆柱坐标系中PML的使用避免了对拉伸散射体采用球面截断网格边界带来的多余计算量。这种方法在处理实际中的大型雷达目标时十分有效,计算结果与实际测量值能够很好地吻合。