平面分层媒质中电大尺寸埋入体的电磁散射研究.pdf

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1、上海航天AEROSPACESHANGHAI第30卷2013年第6期文章编号：1006—1630(2013)06—0028—04平面分层媒质中电大尺寸埋人体的电磁散射研究叶兴彬，庄磊(上海卫星工程研究所，上海200240)摘要：对基于稳定的双共轭梯度一快速傅里叶变换(BCGS_FFT)和改进的离散复镜像方法的平面分层媒质电大尺寸埋入体的电磁散射计算进行了研究。给出了理论推导过程。数值计算结果表明：改进的离散复镜像法在不提取准静态项和表面波项的条件下，可拟合获得准确的近区和远区空域格林函数结果，并加快了分层媒质中电大尺寸埋入体空域格林函数的计算速度。关键词：电磁散射；平面分

2、层媒质；离散复镜像；并矢格林函数；稳定的双共轭梯度一快速傅里叶变换中图分类号：TN011文献标志码：AStudyonElectromagneticScatteringbyElectricallyLargeObjectsEmbeddedinPlanarlyMultilayeredMediaYEXing—bin，ZHUANGLei(ShanghaiInstituteofSatelliteEngineering，Shanghai200240，China)Abstract：Thecalculatingalgorithmoftheelectromagneticscattering

3、forelectricallylargeobjectsembeddedintheplanarlymultilayeredmediabasedonthestabilizedbiconjugategradientfastFouriertransform(BCGS-FFT)methodandanimproveddiscretecompleximagemethod(DCIM)wasstudiedinthispaper．Thetheoryderivationwasgivenout．Thenumericalcomputationresultsshowedthatthecorrect

4、Greenfunctionofthespatialareainthenear—fieldandfar-fieldcouldbesimulatedbytheDCMundertheconditionsofthestaticitemandsurfacebeamitamnotextracted，andthecomputationspeedwasaccelerated．Keywords：Electromagneticscattering；Planarlymultilayeredmedia；Discretecompleximagemethod；DyadicGreen’Sfuncti

5、on；StabilizedbiconjugategradientwithfastFouriertransformmethod0引言随着计算电磁学的发展，在对复杂电磁环境的有效模拟中，媒质的平面分层模型成为一种最常用的手段。平面分层媒质中电磁辐射和散射研究，对地理勘探、地下目标探测、环境检测、遥感、微带传输线和平面微波集成电路等领域的电磁工程应用有重要意义Ⅲ。目前，处理任意多层平面分层介质中三维埋人目标散射问题的最常用方法是矩量法(MOM)[2]。传统MOM中，阻抗矩阵元素填充及该矩阵的求逆运算(或迭代求解)消耗计算机资源并使其应用受限。影响阻抗矩阵填充速度的关键是计收稿

6、日期：2011_05—17；修回日期：201卜06—12作者简介：叶兴彬(1981一)，男，工程师，硕士，主要研究方向为复杂电磁散射、卫星天线电磁兼容分析。算平面分层媒质格林函数的速度。传统方法在计算空域格林函数时需对谱域格林函数进行索末菲积分，而多层平面分层媒质格林函数的表达式非常复杂，采用索末菲积分计算并不可取。因此，研究多层平面分层媒质格林函数的快速算法对提高MOM的计算速度，进而拓展其应用范围意义重大。文献[33首次将CG—FFT方法拓展到埋地目标的电磁分析；文献[4、5]对该方法在埋地目标电磁散射分析中的应用进行了研究；文献[-63提出将离散复镜像方法与BCG

7、S—FFT组合求解埋地目标的电磁散射问题。离散复镜像法可加快平面分层媒质格林函数的计算速度，但传统离散复镜像法须预先提取表面波极点，才能获得准确的近区和远区空域格林函数拟合结果。对多层平面分层媒质来说，有效提取极点的实现较繁琐。本文基于BCGS_FFT算法，第30卷2013年第6期叶兴彬，等：平面分层媒质中电大尺寸埋人体的电磁散射研究引入改进离散复镜像方法，对无耗和微损耗多层媒质背景中电大尺寸三维埋入体的电磁散射求解进行了研究‘7—8。。1理论分析1．1平面分层媒质体积分方程考虑分层媒质中任意几何形体介质或导电目标的电磁散射，其几何模型如