单积分方程与PMCHW方程在均匀介质体散射中的精度与效率比较

本文主要探讨了均匀介质体散射问题的求解方法，具体聚焦于两种不同的积分方程——单积分方程和Poggio-Miller-Chang-Harrington-Wu（PMCHW）方程。作者邓楚强和盛新庆，来自北京理工大学信息科学技术学院电磁仿真中心，通过对这两种方程的五种矩量法实施方案进行了深入对比研究。 单积分方程与PMCHW方程是解决电磁波在均匀介质体散射问题的常用工具。矩量法是一种将复杂的物理问题转化为数学矩阵问题的有效手段，它通过将边界条件转化为一系列矩量来简化计算。文章首先对比了这两种方程下矩量法的不同特点，包括它们的求解精度和效率。单积分方程的矩量法与PMCHW方程相比，显示出更高的迭代收敛速度，这意味着它能更快地达到所需的精确度。 在具体的矩量法实施方案中，单积分方程的磁场积分方程表现出极高的效率，特别是矩阵生成和迭代求解过程中。然而，值得注意的是，这种方法存在谐振点，这可能会影响其在某些特定条件下的性能。谐振点是指系统中可能导致数值不稳定或计算困难的特殊频率或参数值。 通过数值计算，作者验证了这些理论分析，并对出现的数值现象进行了详细的解析。这对于实际工程应用中的设计优化和问题解决具有重要的参考价值。文章的结论强调了单积分方程在均匀介质体散射问题求解中的优势，尤其是在考虑效率和收敛速度时。 这篇论文不仅提供了两种积分方程在均匀介质体散射问题中的详细比较，还为选择合适的求解策略提供了科学依据，对于电磁波仿真、雷达工程、无线通信等领域具有重要的学术价值。研究者和工程师可以借此了解如何根据具体需求权衡精度和计算效率，以便在实际项目中作出最佳决策。