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随着现代电子技术以及材料科学技术的迅猛发展,人们已经研发出了具有各向介质参数的复杂媒质。有关各向异性介质的电磁散射特性的计算在军用和民用领域也受到越来越多的关注。由于各向异性介质的介质参数体现为张量形式,所以具有各种不同的散射特征和近场分布,可以通过调整各向异性介质介电常数和磁导率的方式,用于其降低目标的雷达散射截面(RCS)以及调控天线的辐射方向图等。因此,含有各向异性介质复杂结构电磁散射问题的快速精确地电磁场分析方法及软件开发将不可或缺。原有的体表积分方程法一般研究对象为各向同性的电介质,本文将此方法研究对象拓展到各向异性的电介质和磁介质,主要内容如下:
首先,本文简单介绍了有关各向异性介质目标的相关研究背景以及现阶段有关各向异性介质目标电磁散射特性的国内外研究动态,在此基础上确定体表积分方程法为本文的研究方法。接着本文对理想导体目标的表面积分方程矩量法做了简单的描述,为接下来的体表积分方程矩量法的建立打下基础。
其次,本文对各向异性介质体的体积分方程矩量法做了详细阐述,应用体积分方程完成了对非均匀任意形状介质体的电磁散射特性的计算。在以上基础上讨论了用于金属-各向异性介质组合目标的体表积分方程矩量法。本文着重研究了积分方程中涉及各向异性介质参数部分的计算,并分析了各向异性介质与各向同性介质在算法中的异同之处,并通过数值结果验证了算法的有效性。
最后,为实现电大尺寸目标的高效求解,本文详细推导了基于体表积分方程的快速多极子算法。在简单阐述快速多极子的基本原理和数值实现过程的基础上,重点研究了方程中有关各向异性介质部分算子的计算,分析了各向异性介质与各向同性介质在计算中的异同,并通过数值结果验证算法的有效性。