载体天线问题中MOM、MOM-PO与HEMI方法的对比分析

"宗显政，聂在平，阙肖峰的研究文章对比分析了MOM、MOM-PO和HEMI三种方法在处理载体天线问题时的性能。MOM-PO方法在计算时间和内存消耗上具有优势，但对小尺寸结构的精度不足，特别是在方向图上。HEMI方法则在保持与MOM相似的精度的同时，显著减少了计算时间。" 本文详细探讨了在天线分析中常用的三种计算方法：矩量法（MOM）、MOM与物理光学（PO）混合的方法（MOM-PO）以及电磁场积分方程混合迭代方法（HEMI）。矩量法作为基础，是一种广泛应用的数值计算技术，适用于解决复杂的电磁问题，尤其是天线和微波结构的设计。 MOM-PO方法是MOM的改进版，它结合了物理光学的近似思想，以减少计算复杂度。这种方法在处理大规模问题时，其计算时间和内存需求显著降低，对于大型天线阵列或载体天线系统尤为适用。然而，它的主要缺点在于对小尺寸结构的分析不够精确，尤其是在计算辐射方向图时，主瓣、旁瓣和后瓣可能会出现较大误差，这可能对天线性能的评估造成影响。 HEMI方法则是另一种迭代求解策略，它将电场积分方程（EFIE）和磁场积分方程（MFIE）结合起来，通过迭代方式提高计算精度。该方法在保持与MOM相当的计算结果准确度的同时，能有效缩短计算时间。这对于需要快速求解且对精度有一定要求的天线设计任务来说，是一个理想的选择。 通过数值算例的对比，文章证实了HEMI在输入阻抗和辐射方向图的计算上与MOM有良好的一致性，同时在计算效率上有了显著提升。这表明，HEMI方法在兼顾计算速度和精度方面取得了平衡，特别是在处理载体天线问题时，能够提供更优的解决方案。 选择MOM、MOM-PO还是HEMI取决于具体的应用需求。如果对计算速度有较高要求，且可以接受一定程度的精度损失，MOM-PO可能是合适的选择；而如果既要保证精度又想减少计算时间，HEMI则是更为理想的方法。这些方法的比较和理解对于天线设计师和电磁场研究人员在实际工作中选择合适的计算工具具有重要的指导意义。