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1、第3期电子学报Vol.34No.32006年3月ACTAELECTRONICASINICAMar.2006PC集群MPI并行矩量法分析复杂平台多天线特性张玉,王楠,梁昌洪(西安电子科技大学天线与微波技术国家重点实验室,陕西西安710071)摘要:为分析安装于诸如飞机、舰艇等复杂目标上多天线的电磁兼容性,本文引入了Costa基函数对多天线线面连接结构进行建模.针对计算量过大、耗时太长这一主要障碍,结合RWG基函数特点,设计了一种高效的适用于共轭梯度方法求解的棋盘状并行矩阵填充算法,避免了RWG基相互作用的重复计算,然后详细地讨论了并行共轭梯度算法求解矩量法矩阵方程的并行
2、实现过程.本文进一步开发并在PC集群中实测了MPI并行矩量法程序性能,作为应用计算了安装于某飞机头部的多天线辐射特性.关键词:矩量法;多天线;电磁兼容;并行计算;PC集群中图分类号:TN82118文献标识码:A文章编号:037222112(2006)0320478205StudyofMPIBasedParallelMoMonPCClustersforMultipleAntennasMountedonComplexPlatformsZHANGYu,WANGNan,LIANGChang2hong(NationalKeyLaboratoryofAntennasandMicr
3、owaveTechnology,XidianUniv.,Xi'an,Shaanxi710071,China)Abstract:AnefficientmethodofmomentwithCosta'sbasisfunctionisintroducedtoanalyzetheEMCofmul2tipleantennasmountedoncomplexshapedconductors.Toomuchtimeandprohibitivecomputationresourcesarenee2dedfortheEMCanalysisofcomplicatedEMenvironme
4、nt.Toovercomethisdrawback,aparallelalgorithmthatcom2binesMoMwithMPIfunctionsisstudied.Thetessellationschemeisemployedforparallelfillingtheimpedancema2trixandParallelConjugateGradientmethodisusedtosolvethematrixequation.Severalnumericalresultsarepresen2tedtodemonstrateitsaccuracyandeffic
5、iency.Keywords:MoM;multipleantennas;EMC;parallelcomputation;PCclusters上实现,因此并行电磁计算一直以来倍受国内外研究者的1引言[3][4]重视.近年来,运用集群系统进行高性能计算成为近随着通信技术的发展,线天线作为机载、舰载、卫星、年来计算电磁学研究的热点问题之一.电子设备电磁能量的发射和接收端口得到了广泛的应用,鉴于集群并行电磁计算的重要性,在自然科学基金以由于它们相互间的干扰影响比较大,因而对其电磁兼容性及支撑技术项目基金资助下,笔者课题组近年来对UTD、研究极其重要.飞机、舰船都是金属表面或者
6、可以近似看矩量法、FDTD等主流方法开展了一系列基于MPI编程环[5～9]作金属表面,其上安装的多根天线可以用金属导体面上连境的并行计算电磁学算法研究工作,并在PC集群系[1]接有多根线天线的MoM模型来分析.作者在早期的工统中实现了实际的工程计算应用.笔者在文[6]中研究的[2]作中讨论了一个连接点的情况,而在实际的电磁环境是并行高斯消元法求解线性方程组及其对应的矩量法矩中,经常出现多根天线处于同时工作的状态,因而对多天阵并行填充方法.对于电大目标电磁特性矩量法分析,并线线面的连接结构进行建模对于电磁兼容仿真有更实际行高斯消去法运算量太大,因而人们通常采用迭代方法求
7、[2]的理论价值.本文将在前期工作基础上,采用Costa基函解方程,为此,本文将进一步深入研究并行迭代方法求解[1,2]数对多天线线面连接问题进行深入研究.用于电磁兼容分析的Costa基结合脉冲基、RWG基矩量法另一方面,由于受到计算机资源的限制,对电大尺寸矩阵方程以及与之对应的高效率并行矩阵填充算法,从而目标中天线电磁特性的分析,一直以来难于直接在PC机有助于解决复杂平台中多天线的电磁特性仿真这一具有收稿日期:2005204219;修回日期:2005210219第3期张玉:PC集群MPI并行矩量法分析复杂平台多天线特性974现实意义的重要课题.了使
