[MOM]三维电大尺寸介质目标电磁散射特性的特征基函数法分析

摘  要  特征基函数法基于分块和高层基函数的概念，通过对子域大小的选择来控制生成矩阵的维数，是一种新颖的矩阵降阶方法。应用特征基函数并结合区域分解法对三维电大尺寸介质柱的远区散射场进行了计算，结果与传统矩量法的计算结果吻合良好，而计算效率得到较大的提高。 m\oxS;fxWi  
关键词  电大目标，矩量法，特征基函数法 nx(jYXVT  
引  言 bt*  
分析电大目标电磁散射特性，采用高频近似法如几何光学法( GO) , 物理光学法( PO)，几何绕射理论( GTD) , 物理绕射理论(PTD) 等，具有计算快速、所需的计算机存储量少的优点，但求解不够准确。矩量法(MOM)作为数值“精确解”，计算精度高，但形成的阻抗矩阵一般是稠密矩阵，随着目标电尺寸的增大，矩量法的系数矩阵将迅速增大，这给计算机内存和CPU带来沉重的负担，可见应用传统矩量法不利于分析三维电大尺寸目标的电磁散射特性。为了克服这些困难，人们对传统矩量法进行了一些改进，提出了一些快速、有效的方法，例如快速多极子方法[1]（FMM），稀疏矩阵规则网格法[2]（SMCG）和自适应积分法[3]（AIM）等来降低计算机内存和计算量的需求，但这些方法仍然受传统矩量法离散尺寸的限制。 o@m7@$7  
近年来，人们又相继开展了一些基于部分域（子域或块）概念来降低矩阵维数的研究，如宏基函数法[4]（MBF）、子域多层法[5] (SMA)等，但由于没有直接在矩阵中考虑部分域之间的互耦效应，使得矩阵性态难以保证。特征基函数法[6]（CBFM）也是通过部分域的概念来降低矩阵的维数，但不同的是，在构造特征基时直接包含了不同域间的互耦效应，对每个子域构造高级基函数，从而避免使用迭代来考虑子域间相互作用，是求解电大尺寸散射问题的一种新方法。目前，特征基函数法已逐步应用于电磁场边值问题的求解[7] 、目标宽带雷达散射截面的计算[8]和随机分布目标的散射分析[9]等。 \[G"/]J  
本文应用特征基函数法计算三维电大尺寸介质柱的远区散射场时，结合区域分解方法[10,11]，通过扩展子域边界的办法来消除直接划分子域所带来的电流不连续性问题。数值计算表明本文方法与传统矩量法的计算结果吻合良好，且计算效率显著提高。 OI_Px3) y  
结  论 0GW69 z  
将特征基函数与区域分解法相结合，分析三维电大尺寸介质目标的电磁散射特性，并采用扩展子域边界的办法来消除子域划分导致的电流不连续性问题。从理论分析和数值计算结果可以看出，CBFM与传统MOM相比，节约了时间，且具有较高的精度。 75pn1*"gQ  
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参考文献 TNDp{!<|L;  
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[8] V.V.S.Prakash. RCS Computation over a Frequency Band using the Characteristic Basis and Model Order Reduction Method[C]. IEEE Antennas Propagation Soc. Inc. Symp., 2003, 85- 88. "Lyb4#M  
[9] Y.F.Sun, C.H.Chan, R.Mittra and L.Tsang. Characteristic basis function method for so .. d/3bE*gr  
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