旋转对称体的电磁散射研究

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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,矩量法是一种常运用于计算电磁散射问题的有效方法。本文介绍了矩量法的基本原理,利用矩量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。 本文研究了任意形状理想金属旋转对称体的散射问题。首先通过辅助位函数、等效原理和边界条件分别建立了电流的电场积分方程(EFIE)、磁场积分方程(MFIE)和混合场积分方程(CFIE)。然后利用旋转对称性,将等效流(等效电流)展开为关于φ的傅立叶级数形式和关于t的分段函数形式,最后运用矩量法分别求得EFIE、MFIE、CFIE的解。因为各模式之间的正交性,可以先计算单个独立模式下的等效流,再进行线性叠加。这样就大大减少了未知量个数,从而减少了计算时间。得到等效流后,利用互易定理求得远区的散射场,从而得到物体的雷达散射截面(RCS)。并通过实例验证了程序的正确性。 进一步研究了均匀介质旋转对称体、有涂层的金属和介质旋转体的散射特性。同样利用等效原理和边界条件,建立关于等效电流和等效磁流的多个积分方程。对于这个超定问题,通过原来多个方程的线性组合变成了与等效流相对应的积分方程。由于线性组合的多样性,将会有许多种情况出现,本文运用了PMCHW解法和MULLER解法,得到了比较满意的数值结果。
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