[发明专利]应用于金属复杂非均匀媒质混合目标的电磁散射分析方法

说明书

技术领域

本发明属于目标电磁散射特性的快速计算技术领域，具体涉及一种应用于金属复杂非均匀媒质混合目标的电磁散射分析方法。

背景技术

随着金属复杂非均匀媒质混合目标越来越多的出现在实际应用中，提出一种精确而有效的电磁分析方法就显得极为重要。在计算电磁学领域也相继出现了一些解决此类结构的电磁散射特性问题的数值计算方法。

针对这种金属介质混合结构，金属部分通常被作为理想导电体（PEC）来处理,并且容易被面积分方程方法（SIE）来分析求解，其中RWG基函数（Rao M, Wilton D and Glisson A. Electromagnetic s cattering by surfaces of arbitrary shape. IEEE Transa ction on Antennas and Propagation, 1982, 30(3): 409– 418. ）由于其灵活性通常被被用来作为展开未知电流的基函数。介质部分，通常使用体积分方程方法（Schaubert D, Wilton D an d Glisson A. A tetrahedral modeling method for elect romagnetic scattering by arbitrarily shaped inhomogeneo us dielectric bodies. IEEE Transaction on Antennas an d Propagation, 1984, 32(1): 77–85.）进行分析。

由于复杂非均匀媒质部分采用体剖分造成未知量巨大，即便采用了多层快速多级子（MLFMM） （Tao, S.F. Ding, D.Z.;Chen, R.S. ;Chen, M. Electromagnetic analysis of electrically lar ge and arbitraried shaped FSS using hybrid VSIE comb ined with parallelized MLFMM. ICMMT 2010, Chengdu, 61 4–616.）加速的矩量法进行求解，依然面临者计算资源消耗高的问题。

发明内容

本发明的目的在于提出本一种多层快速多极子（MLFMM）、快速远场近似（RPFMA）以及射线追踪（FAFFA）相结合的分析金属复杂非均匀媒质混合目标的电磁散射问题的快速分析方法。由于对远场部分采用更高效的计算方式，本发明对于求解金属复杂非均匀媒质混合目标散射问题需要更少的计算内存以及计算时间。

实现本发明目的的技术方案为：

一种应用于金属复杂非均匀媒质混合目标的电磁散射分析方法，具体步骤如下：

第一步，根据混合结构的散射特性，目标上的总电场等于入射场与散射场之和，入射电场为已知激励，均匀平面波通常被用来作为入射电场，散射电场可以用待求的电通密度和感应电流密度来表示，

其中，Z^DD代表介质对介质的作用， Z^DM表示介质对金属的作用， Z^MD都表示介质和金属的相互作用部分，Z^MM示金属对金属的作用；

第二步，将自由空间中格林函数基于加法定理展开，结合体面积分方程的表达式，给出远场部分的聚合因子，转移因子和配置因子的具体表达形式；

第三步，结合体面积分方程的特性，利用射线追踪的基本原理，合理的选择出转移因子中角谱分量大的部分，将角谱分量小的部分舍弃掉；

第四步，结合体面积分方程的特性，在更高层采用快速远场近似的方法计算远场作用；

第五步，矩阵方程求解以及电磁散射参数的计算。

优选地,所述体面积分方程中，对转移因子进行加窗处理，采用的窗函数表示如下：

其中，L为球坐标下θ方向L个离散点的个数，l为每个转移因子分量的编号，经过窗函数处理过后的转移因子中较小的各个分量变得更小，设定每层转移因子角谱分量阈值，令θ_e为设定阈值对应的角谱分量方向与远场作用组中心连线方向的最大夹角，提取并计算角谱分量方向与两作用组中心连线方向夹角不大于θ_e的角谱分量。