[发明专利]泰勒级数展开的混合算法分析多尺度结构瞬态响应方法

权利要求书

1.一种泰勒级数展开的混合算法分析多尺度结构瞬态响应方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、根据组合目标的电尺度和空间区域对计算模型进行划分，确定FDTD分析区域和TDPO分析区域；

步骤2、使用FDTD计算方法对电小尺寸精细结构进行分析，求解辐射源的辐射场；具体为：

采用FDTD对电小尺寸精细结构进行分析，并在模型周围确定虚拟闭合面，通过时域基尔霍夫积分公式求解辐射源照射至电大尺寸平台亮区面元上的入射场以及在远场观察点的瞬态响应；

ψ对应于FDTD电场、磁场矢量中的x,y,z分量中任意一个标量分量，r′为目标表面散射面元位置矢量，r为观察点位置矢量，c₀为真空中波速，R＝r-r′,R＝|r-r′|，为积分面外法向量，t为瞬态响应时间，分别为传播矢量和散射方向矢量；

通过上式可由包围FDTD区域某个闭合面上的每个场分量进行场外推从而获得近场或远场某点该分量的瞬态响应；三维FDTD计算中整个计算区域为包含目标的六面体盒子，则选取比整个计算区域稍小的六面体盒子的外表面作为虚拟外推面，以法向量为e_z的面，记为k_c面，对于该面上的磁场分量H_x,H_y,H_z，在FDTD迭代的第n+1时刻式(1)该面上所有离散面元对TDPO亮区位置矢量为R′的面元的瞬态散射贡献可具体展开成：

式(2)中(i,j,k_c)表示正在计算位于x＝idx,y＝jdy,z＝k_cdz位置的FDTD外推面离散单元对远场的贡献，其余参数如下：为Yee表面磁场，Δt为时间步长，e_z为z方向单位矢量，c为真空中波速，dx、dy、Δz为Yee元胞网格尺寸，n代表TDPO区域某个面元；对FDTD外推面上所有面上的离散面元进行积分并累加后获得TDPO表面亮区面元上的入射磁场；

步骤3、在FDTD计算区域中建立虚拟闭合外推面，并离散为若干面元；对面元进行分组，并确定组中心；

步骤4、使用TDPO方法分析组合目标中电大尺寸结构，将电大尺寸目标离散为若干三角形面元，并根据FDTD区域和TDPO计算区域相对位置确定TDPO计算区域亮区面元，对亮区面元进行分组，并确认组中心；

步骤5、使用FDTD方法在每个时刻求解空间中辐射场分布，利用基尔霍夫外推公式计算辐射源照射到TDPO亮区面元的辐射场，该步骤通过泰勒级数展开方法进行加速；

步骤6、在已知TDPO亮区面元表面入射场后，根据物理光学远场积分公式获得电大尺寸平台对远场散射场的贡献；

步骤7、在远场将FDTD计算得到的辐射源的辐射场和电大尺寸平台的散射场进行叠加，获得远场某点瞬态响应。

2.根据权利要求1所述的泰勒级数展开的混合算法分析多尺度结构瞬态响应方法，其特征在于，步骤1具体为：共形FDTD方法分析目标时，首先对电小尺寸精细结构采用四面体单元剖分建模，并对四面体单元映射相应的介电常数，然后通过YEE元胞与四面体单元的求交判断，将模型映射至FDTD的六面体网格相关参数中；

使用TDPO方法分析电大尺寸结构时，对结构表面进行三角形网格离散，离散尺寸为1/10个波长。