收稿日期 :2010‐11‐04 网络出版时间 :2011‐10‐18
基金项目 :航空科学基金资助项目(20081728)
作者简介 :张红霞 (1975 - ) ,女 ,工程师 ,北京航空航天大学博士研究生 ,E‐mail :rabbitzxb@ to m .co m .
网络出版地址 :ht tp ://w w w .cnki .net /kcm s/detail /61 .1076 .T N .20111018 .1528 .201201 .175惨026 .ht ml
doi :10 .3969/ j .issn .1001‐2400 .2012 .01 .026
一种 电 大 尺 寸 深 腔 散 射的 有 效 计 算方 法
张 红 霞
1 ,2
, 邹 艳 林
3
, 苏 东 林
1
(1 .北京航空航天大学 电子信息工程学院 ,北京 100083 ; 2 .中国航空工业发展研究中心 ,北京
100012 ;3 .西安电子科技大学 天线与微波技术重点实验室 ,陕西 西安 710071)
摘要 : 针对电大尺寸深腔散射计算需求过高的问题 ,提出了一种基于有限元 — 边界积分(FE‐BI)法的有效
计算方法 .该方法利用 FE‐BI 法计算腔体散射时矩阵元素及激励向量的特点 ,基于广义高斯消去法的思
想 ,将腔体沿纵深方向划分为若干层 ,逐层推进计算 .计算所需最大内存仅与腔体的横截面尺寸相关 ,而与
腔体的深度无关 .通过进一步挖掘算法的特点 ,优化层间传递方案和矩阵计算 ,显著提高了算法的计算效
率 .数值实验结果表明 ,该方法能够快速准确地实现深腔体的 RCS 计算 .
关键词 :深腔 ;RCS ;有限元 — 边界积分(FE‐BI)
中图分类号 :T N820 文献标识码 :A 文章编号 :1001‐2400(2012)01‐0146‐05
Effective method for RCS computation of large and deep cavities
ZH A NG H on
g
x ia
1 ,2
, ZOU Y anlin
3
, SU Don
g
lin
1
(
1 . School of Electronic Info . Eng . , Beijing U niv . of Aeronautics and Astronautics , Beijing 100085 ,
China ; 2 . Aviation Industry Development and Research Center of China , Beijing 100012 , China ; 3 .
Science and T echnology on Antenna and M icrow ave Lab . , Xidian Univ . , Xi摧an 710071 , China)
Abstract : To reduce the too high requirements w hen the RCS of electrically large and deep cavity is
computed , an effective method based on the Finite Element
‐
Boundary Integration ( FE‐BI ) technique is
p
resented . By utilizing the unique features of the matrix elements and excited vectors w hen the FE‐BI
technique is utilized to compute the cavity scattering , and introducing the idea of generalized Gaussian
elimination , we can divide the deep cavity into some layers along its depth and perform the calculation layer
by layer . The required maximum memory is dependent only on the cavity cross section size and independent
of its depth . By fully exploiting the characteristics of the presented method , the delivering scheme betw een
adjoined layers and matrix operations can be optimized , and then the computational efficiency is improved
significantly . Numerical results show that the presented method can realize the RCS computation of deep
cavities fast and accurately .
Key Words : deep cavity ; RCS ;finite element
‐
boundary integration ( FE‐BI)
由于电磁波在深腔内部会多次反射 ,在计算电磁学领域 ,如何在理论上对其进行精确分析是一个富有挑
战性的问题 .此外 ,由于这一问题有着很强的应用背景 ,因此从理论和工程两个方面来讲解决好这一问题是
很迫切的 .近几十年来 ,国内外学者在这一领域采用不同的计算方法进行了许多卓有成效的研究工作
[1‐6]
,主
要可分为解析方法 、高频方法 、低频方法及高低频混合方法等 .解析方法只能用于分析规则形状的腔体 ,适用
范围很有限 ;高频方法可以快速分析结构平滑的简单腔体 ,但当腔体内壁涂覆介质材料 、腔体形状不规则或
者腔体底部带有涡轮结构时 ,其计算误差较大 ;传统的低频方法的计算需求量太高 ,受到计算机内存的限制 ,
仅限于分析小规模的腔体 ;采用高低频混合方法在一定程度上可以满足工程中的精度要求 ,但在交界面上需
2012 年 2 月
第 39 卷 第 1 期
西安电子科技大学学报(自然科学版)
JOURNAL OF XIDIAN UNIV ERSITY
Feb .2012
Vol .39 No .1