复杂电大尺寸曲面造型的EMC研究

随着现代工程的发展，天线的形式及工作频率日渐复杂，使得电磁兼容(EMC)的分析也越发复杂：.首先就是问题的电尺寸越来越大，动辄上万个平方波长，普通的电磁计算方法始终会受到计算资源的严重限制；.其次就是不同的电磁计算方法需要不同的建模方法，通常需要进行二次建模，并且随着频率的变化需要多次重复建模。.针对复杂多天线系统的EMC工程需求，本课题引入NURBS曲面建模技术，并以其为模型基础，研究能够处理电大问题的电磁计算方法，分析EMC问题。作为一种灵活的建模方法，NURBS可以提供与工业产品一致的高精度模型，降低建模消耗，也可以在一定程度上降低电磁计算方法的复杂度。.本课题将重点研究基于NURBS建模的高频计算方法，完善从曲面参数的自动提取到射线寻迹优化等各种基本问题，研究复杂形式天线的矢量场接口方案，力求应用于实际工程的电大问题的EMC分析，对NURBS建模的低频方法关键问题也将进行初步研究。

本课题针对复杂形式的天线以及飞机、舰船等电大尺寸运载平台的电磁兼容(EMC)问题，研究分析电大尺寸平台加载复杂天线的高频电磁计算方法。针对复杂多天线系统的EMC工程需求，本课题引入NURBS曲面建模技术，并以其为模型基础，研究能够处理电大问题的电磁计算方法，分析EMC问题。本课题以NURBS建模技术为基础，完成了NURBS-UTD方法中电大模型建模、射线寻迹、遮挡判断和射线场求解四个基本模块。给出了NURBS-UTD中基础射线的射线寻迹算法，包括反射射线寻迹算法、表面绕射射线寻迹算法、边缘绕射射线寻迹算法；完成了对应射线所携带射线场的数值求解；对复杂目标中可能存在的二次作用射线也进行了分析，完成了二次反射、二次边缘绕射、反射-边缘绕射、边缘绕射-反射等射线类型的数值寻迹算法，并完成了射线场的求解；在各种可能射线类型的基础上，应用NURBS-UTD方法对电大尺寸复杂空间中天线的辐射方向图畸变特性进行了计算分析；对NURBS建模的MoM方法进行了研究，给出了基本算法，探讨了基函数的选择，矩阵的填充以及一些增加效率的快速算法；以高频的NURBS-UTD方法为基础，根据工程实际研究复杂天线的接入方案,对简单的电小天线给出了准混合方案，对复杂的大规模天线或者阵列，给出了矢量场接口方案；以传统的板、柱、锥UTD方法为基础，研究了基于惠更斯原理的等效电磁流源的MoM-UTD混合方法；研究物高阶的矩量法物理光学混合方法, 在PO区域电流建模采用Nyström方法。这些方案针对电大尺寸运载平台，既不需要过多的资源消耗又解决了复杂形式天线的接入问题。.本课题研究的基本算法已经得到认可，完成各种期刊论文16篇，其中SCI检索10篇，EI检索15篇，出版高频数值计算方法专著一本。本课题研究的基本算法，尤其是NURBS-UTD方法已经应用到在十二五预研项目中，并取得了较好的回应。