[发明专利]不均匀旋转对称体电磁特性的时域分析方法

说明书

本发明公开了一种不均匀旋转对称体电磁特性的时域分析方法。步骤如下：空间域中，在介质部分对目标的轴向切面使用三角形面片离散、在紧靠旋转轴的部分采用矩形面片离散、在金属部分采用一维标量三角基函数对目标的母线进行线段剖分，时间域采用拉盖尔多项式作为全域的时间基函数进行离散；根据边界条件，建立不均匀旋转对称体的体面积分方程，将经空间和时间离散后以傅里叶模式展开的源带入体面积分方程，并且采用伽辽金测试，最终得到各个模式以及各个阶数下的矩阵方程；求解矩阵方程，得到不同模式及不同阶数下的介质体电流系数和金属面电流系数；最终确定宽频带下目标散射体的双站雷达散射截面积。本发明能够节省计算资源，提高计算效率，具有很强的实际工程应用价值。

技术领域

本发明属于目标电磁散射特性数值计算技术领域，特别是一种不均匀旋转对称体电磁特性的时域分析方法。

背景技术

旋转对称散射体是指能由母线或者轴向切面绕固定轴旋转一周得到的散射体。作为一类重要的雷达目标，如导弹体，天线罩等，人们已经对其电磁散射特性进行了相当多的研究。多种数值方法被用来分析这样一种特殊结构，其中利用旋转对称矩量法分析和研究各类旋转体的电磁散射问题一直是电磁散射研究中重要的课题。自上世纪60年代用矩量法分析旋转对称体的电磁散射被提出后，各类方程陆续被推广到对旋转对称体电磁特性的研究。电场积分方程、磁场积分方程以及混合场积分用于分析旋转对称理想导体，PMCHW、JMCFIE等方程用于分析均匀介质旋转对称体。他们都是利用了旋转对称体表面电流密度和切向电磁场在空间上是随方位角变化的周期函数，利用傅里叶级数展开式加以表示。2000年A.A.Kucharski提出了一种体积分方程方法，分析了不均匀介质的旋转对称体的电磁散射特性。

时域积分方程方法可分为基于时间步进(MOT)和基于阶数步进(MOD)两大类，其中基于阶数步进(MOD)的时域积分方法是近年提出的方法，在时间上采用全域的时间基函数，有无条件稳定的优点。但是目前研究中，没有将基于阶数步进(MOD)的时域积分方法与体面积分方程相结合，因此不能充分利用旋转对称性分析不均匀旋转对称体，存在未知量多、计算资源需求大的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种不均匀旋转对称体电磁特性的时域分析方法，该方法充分了利用结构的旋转对称特性，结合时域积分方法高效的分析目标的宽频带电磁散射特性。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种不均匀旋转对称体电磁特性的时域分析方法，步骤如下：

步骤1、不均匀旋转对称体的空间域离散和时间域离散：空间域根据目标的旋转对称特性进行离散，在介质部分对目标的轴向切面使用三角形面片离散，在紧靠旋转轴即z轴的部分采用矩形面片离散以消除三角形基函数带来的奇异性，在金属部分采用一维标量三角基函数对目标的母线进行线段剖分；时间域采用拉盖尔多项式作为全域的时间基函数进行离散；

步骤2、根据边界条件，建立不均匀旋转对称体的体面积分方程，将经空间和时间离散后以傅里叶模式展开的源带入体面积分方程，并且采用伽辽金测试，最终得到各个模式以及各个阶数下的矩阵方程；依次求解矩阵方程，得到不同模式及不同阶数下的介质体电流系数和金属面电流系数；

步骤3、根据求得的各模式及各阶数下的介质体电流系数及金属表面电流系数，确定宽频带下目标散射体的双站雷达散射截面积。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：(1)将基于阶数步进(MOD)的时域积分方法与体面积分方程相结合，充分利用结构的旋转特性，可以大大减少未知量，节省计算资源；(2)与时域积分方程相结合，有效的分析目标散射体的宽频带信息；(3)基于阶数步进的时域积分方程在时间上采用全域的时间基函数，有无条件稳定的优点，具有很强的实际工程应用价值。

附图说明

图1是本发明多层完全涂覆旋转对称体轴向切面剖分示意图。

图2是本发明多层部分涂覆旋转对称体轴向切面剖分示意图。