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新型子全域基函数方法研究

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摘要

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第一章 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 国内外研究历史和现状

1.3 论文研究内容及意义

1.4 论文组织结构

第二章 子全域基函数方法

2.1 引言

2.2 表面积分方程

2.3 基于表面积分方程的矩量法

2.3.1 矩量法的基本原理

2.3.2 RWG基函数的选取

2.3.3 激励源设置

2.3.4 方程离散及求解

2.3.5 远场计算公式推导

2.4 子全域基函数方法

2.4.1 子全域基函数方法的基本原理

2.4.2 ASED基函数

2.4.3 SSED基函数

2.5 数值结果分析与验证

2.5.1 平板贴片阵列散射算例

2.5.2 蝶形天线阵列辐射算例

2.6 本章小结

第三章 新型子全域基函数方法

3.1 引言

3.2 新型子全域基函数的介绍

3.2.1 基本原理

3.2.2 多角度入射波的引入

3.2.3 连续周期阵列的边界处理

3.3 基于奇异值分解的新型子全域基函数方法

3.3.1 基本原理

3.3.2 奇异值分解技术在新型子全域基函数方法中的应用

3.4 数值结果分析与验证

3.4.1 平板贴片阵列散射算例

3.4.2 复杂贴片阵列散射算例

3.4.3 vivaldi天线阵列的辐射算例

3.5 本章小结

第四章 基于不连续伽辽金的子全域基函数方法

4.1 引言

4.2 不连续伽辽金方法

4.2.1 基本原理

4.2.2 矩阵方程的建立

4.3 不连续伽辽金方法与子全域基函数方法的混合

4.3.1 单元内部的内罚型

4.3.2 单元之间的内罚型

4.4 数值结果分析与验证

4.4.1 缝隙阵列散射算例

4.4.2 带有连接线的复杂贴片阵列

4.5 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

致谢

参考文献

作者简介

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摘要

子全域(SED)基函数方法是一种基于矩量法(MoM)的宏基函数(MBF)方法,可以有效的解决电不相连的大规模有限周期阵列的问题。然而,实际工程应用的有限周期结构大部分都是相连的,传统的SED基函数方法在周期单元间距减小的情况下计算精度会相应的下降。本文在传统SED基函数的基础上通过多平面波激励(MPWs)的引入,提出了一种新型的ASED基函数方法,主要研究内容和工作包含如下几个方面: 1.研究了传统的SED基函数求解电磁散射和辐射问题的整个步骤,包括低阶RWG基函数,精确的子全域(ASED)基函数、简化的子全域(SSED)基函数的选取,散射和辐射问题激励源的设置以及远场的计算等。在此基础上进一步通过算例说明了传统SED基函数方法在周期单元间距变小时计算精度下降的现象。 2.为了处理单元间距变小时单元间较强的耦合作用,通过多平面波激励(MPWs)的引入,在传统的ASED基函数方法的基础上,提出了一种新型的ASED基函数方法。与传统的ASED基函数方法类似,利用这种新型的ASED基函数方法,求解周期结构的电磁问题同样可以分为两个子问题,在多个激励下带有周期结构物理特性的若干个单元组成的问题以及使用该ASED基函数表征的周期阵列问题,从而实现了对于任意单元间距周期阵列目标的精确求解。 3.为了去除新型ASED基函数MPWs引入带来的冗余,进一步提高新型ASED基函数方法的计算效率,将奇异值分解(SVD)技术应用到ASED基函数的构造过程中,得到了相互正交的基函数组。从而在求解其对应的第二个子问题时,矩阵的未知量相对于原问题有较大缩减,可以直接使用LU分解直接求解。本文通过多个算例验证了SVD技术处理后的新型ASED基函数方法在处理任意单元间距周期阵列问题的准确性和高效性。 4.在新型ASED基函数方法的基础上,通过引入基于积分方程的不连续伽辽金(IEDG)方法,进一步提高了新型ASED基函数方法对于周期目标模型的边界选择的灵活性,拓宽了该方法对于带有精细结构单元的周期阵列适用性。

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