基于FDTD的卫星太阳能翼板高功率耦合分析

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1、濟耗？作Ｍ專硕士学位论文＿．肇＿｜＿Ｓ基于ＦＤＴＤ的卫星太阳能翼板高功率耦合分析作者姓名余振宇指导教师姓名、职称徐乐副教授企业导师姓名、职称许智研究员申请学位类别工程硕士学校代码１０７０１学号１Ｓ０２１２１４１７分类号ＴＮ８２密级公开西安电子科技大学硕士学位论文基于ＦＤＴＤ的卫星太阳能翼板髙功率耦合分析作者姓名：余振宇领域：电子与通信工程学位类别：工程硕士学校导师姓名？、职称．徐乐副教授企业导师姓名、职称：许智研究员

2、学院：电子工程学院提交日期１８年６月：２０HighPowerCouplingAnalysisofSatelliteSolarWingBasedonFDTDAthesissubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinElectronicsandCommunicationsEngineeringByYuZhenyuSupervisor:XuLeTitle:AssociateP

3、rofessorSupervisor:WuHuafengTitle:ResearchFellowJune2018西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研宄成果；也不包含一为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我同工作的同事对本研宄所做的任何贡献均已在

4、论文中作了明确的说明并表示了谢意。一学位论文若有不实之处，本人承担切法律责任。Ｊ＂＂本人签名：日期：少寺射西安电子科技大学关于论文使用授权的说明：本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即研宄生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的Ｍ印件？，允许查阅、借阅论文，学校可以公布论文的全部或部分内容，允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，结合学位论文研究成果完成的论文、发明专利等成果，署名

5、单位为西安电子科技大学。保密的学位论文在年解密后适用本授权书。＿句，本人签名：含振导师签名：（４ｎ期：少／＂ｈ期：摘要摘要随着航空航天技术的发展，人造地球卫星越来越受到各国的重视。卫星作为一种重要的通信导航、科学探测以及天气预报设施，在人们的日常生活中起到了至关重要的作用。卫星太阳能翼板作为卫星的重要供能设备，为卫星的持续性工作提供了保障。高功率微波(HPW)武器作为一种新型武器，近些年来有着长足的发展。时域有限差分算法(FDTD)作为一种全波算法，以其物理概念清晰、易于实现

6、、天然并行等优点，目前在各个工程领域得到了广泛的应用。针对未来战争中高功率微波武器可能对卫星进行打击，本文采用了时域有限差分算法对卫星太阳能翼板在高功率微波作用下进行了高功率耦合分析。本文主要的工作由以下四个方面构成：首先，介绍了传统FDTD方法的求解过程，详细推导了基于Yee网格的三维时域有限差分的迭代方程，研究了一种基于超越函数的改进型完全匹配层(PML)技术，给出了各个方向上吸收边界电磁参数的设置方法，该种方法统一了计算区域和吸收边界内的迭代公式。然后研究了平面波引入技术，给出了总场-散射场边界的处

7、理方法，并给出了相应的数值仿真算例来加以证明。其次，针对复杂多尺度目标的网格剖分问题，采用“有向体积”算法开发出了一种适应于Yee网格的新型网格剖分技术。该种方法相较于传统的网格剖分方法在剖分速度上有着较大的提升，实现了复杂目标的自适应剖分。同时，采用微软基础类库(MFC)技术自主开发出了一套网格剖分软件，实现了剖分过程可视化。最后给出了相应的剖分算例以及数值算例来证明我们提出的网格剖分方法的有效性。然后，对FDTD中的散射问题进行了研究，重点介绍了FDTD散射计算模型，对计算远区电磁场涉及到的近-远场外

8、推技术进行了详细的推导，给出了利用近-远场外推技术计算目标雷达散射截面(RCS)的流程，最后给出了相应的二维、三维数值算例来证明我们所编写的程序的正确性。最后，对卫星太阳能翼板在高功率微波作用下进行了高功率耦合分析。着重分析了单单元卫星太阳能翼板、四单元卫星太阳能翼板以及十六单元卫星太阳能翼板在不同入射方向、不同极化形式以及不同上升沿的高功率脉冲作用下的耦合电压、耦合电流以及双站雷达散射截面。最后研究了基于OpenMP的并行F