飞行器编队瞬态电磁特性时域阶数步进分析方法_2

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再用目标表面的测试函数测试 得到的零阶系数矩阵,武!£5表示第V阶经过重组的系数矩阵,上标oi表示源在等效面上而 场在目标表面,V。是第U阶的入射场的测试向量。
[0052] (1. 4)要求解目标上的散射电流系数,在目标表面上建立如下的电场积分方程:
[0053] 町(r,τ)+E1 (r,τ) ]tan= 0 (17)
[0054] 假设目标为理想导体,其表面上的散射场可W表示如下:
[00巧]
(化)
[0056] 将目标表面上的时域电流密度用M0D-RWG基函数展开,并用伽迂金测试,由时域 阶数步进矩量法得散射目标上的散射电流:
[0057]
(賊
[005引其中,Z。,pee表示直接将目标上的时域电流密度在空间上用RWG基函数展开,在时 间上用拉盖尔多项式展开,并用伽迂金测试得到的零阶阻抗矩阵;Zy,pee表示第V阶经过重 组的阻抗矩阵;I表示电流系数向量,其上标S表示其为散射电流系数,下标中的U和U-V表 示其所对应的拉盖尔多项式阶数;PEC用于表示I是目标上的电流系数,Ni是拉盖尔多项 式的总阶数;
[0059] (1. 5)求解由散射目标上的散射电流在对应的等效面上产生的等效散射电磁场:
[0060] 等效面上的散射电磁流在等效面内部激发的是零场,在等效面外部激发出了原始 的散射电磁场,送也是零场等效原理。根据零场等效原理,等效面上的等效散射电磁流可表 示为:
[006引其中
馬表示等效 面上的等效散射电流,Mi表示等效面上的等效散射磁流,fwc表示目标表面上的散射电 流激发出的散射电场,巧*·β表目标表面上的散射电流激发出的散射磁场,巧表W目标 表面上的散射电流,算子K。定义如下:
[0064]
(22)
[0065] 对于式(20)和式(21),将等效面和目标上的时域散射电流用MOD-RWG基函数展 开,并用等效面上的M0D-RWG测试函数测试,经过整理后,可写为矩阵形式如下:
[0066]
[0067] 式中,缉:表示将等效面上的电磁流用基函数展开再用目标表面的测试函数测 试得到的零阶系数矩阵,表示第V阶经过重组的系数矩阵,上标io表示源在等效面上 而场在目标表面,巧表示等效面上M0D-RWG基函数对应的散射电流系统,巧蠢表示等效 面上M0D-RWG基函数对应的散射磁流系统。
[0068] (1. 6)将等效面上的M0D-RWG基函数对应的散射电磁流系数转换为M0D-B0R基函 数对应的散射电磁流系数的过程如下式所示:
[0069]
[0070]
[007。 式中,Uee表示用M0D-B0R的测试函数测试M0D-B0R基函数展开的时域电流密度产 生的系数矩阵;IV表示用M0D-B0R的测试函数测试M0D-RWG基函数展开的时域电流密度产 生的系数矩阵;I表示电磁流系数向量,其上标中的D表示它是电流系数,B表示它是磁流系 数,其上标t表示该系数对应t方向的B0R空间基函数,F表示该系数对应f方向的B0R空 间基函数,S则表示它是散射电磁流,其下标中的B用来表示它是M0D-B0R基函数对应的电 磁流系数,R用来表示它是M0D-RWG基函数对应的电磁流系数,ES表示它是等效面上的电磁 流系数。
[0072] 由此求得每个等效面上对应M0D-B0R基函数的等效散射电磁流系数,如图2所示。 综上所述,可W定义Ses算子表示等效面与其所包围的目标之间的相互作用:
[0073]
(26)
[0074] 步骤2、求解等效面与等效面之间的相互作用,一个等效面上的等效散射电磁流在 其他等效面上感应出相应的等效散射电磁流,感应出的等效入射电磁场会叠加在原有的平 面波的入射电磁场上,对等效面内的散射目标作用,各个等效面之间通过相互禪合作用不 断更新其表面的等效散射电磁流,直至达到稳定状态即数值不再改变,如图3所示。
[0075] 假设有两个散射目标分别被一个相应的等效面包围;第一等效面上的电流将会对 第二等效面产生副作用,从而在第二等效面上产生额外的入射电流和额外的入射磁流,第 二等效面的过程类似。下面w第一等效面对第二等效面的作用为例介绍等效面之间的相互 作用,第一等效面对第二等效面的作用过程如下:
[0076] (2.1)如果两个等效面(球面)的中必连线与全局坐标系的Z轴(转轴)不平 行,则建立一个局部坐标系,将Z轴旋转使之与两个等效面的中必连线平行,指向源等效面 (即第一等效面),并将第一等效面上的散射电磁流系数转化为局部坐标系下的散射电磁 流系数。其中,旋转坐标系的方法为;先确定局部坐标系的Z'轴相对于全局坐标系的方位 巧(0,9);然后将坐标系绕Z轴顺时针旋转得到一个新的坐标系(X',y',Z);再将新的 坐标系绕X'轴顺时针旋转-Θ,得到我们所需的局部坐标系(X',y',Z')。
[0077] 已知某等效面(球面)任意一阶M0D-B0R基函数在全局坐标系下的电磁流系数, 求该等效面在局部坐标系下的电磁流系数的方法如下;先将全局坐标系下的电磁流系数代 入B0R空间基函数的展开式中,得到等效面上任意点的电磁流;然后用局部坐标系下的B0R 空间基函数对等效面上的电磁流进行空间测试(取内积),得到一系列测试结果;再用Uee 的逆分别左乘电流和磁流的测试结果向量,即可得到在局部坐标系下的电磁流系数。
[0078] (2. 2)第一等效面的散射电磁流激发的散射电磁场在第二等效面上产生的额外入 射电磁流表示如下:
[008。 式中,馬隶示第二等效面的额外入射电流,雌表示第二等效面的额外散射磁流, 心Γ表示第一等效面的散射电磁流激发的散射电场,巧表示第一等效面的散射电磁流激发 的散射磁场,r为第二个等效面上某一点的位置矢量,τ为时间变量,《为第二等效面的外 法向量,表示第一等效面的散射电流,A時表示第一等效面的散射磁流,算子Lp、Kp、Lm、Km 定义如下:
[008引其中,A表7K矢量磁位,Φ表W标量电位,A"表7K矢量电位,Φ"表标量磁位,η为自由空间的波阻抗。
[0087] 对于式(27)和式(28),将两个等效面上的电磁流用各自的M0D-B0R基函数展开, 再用第二等效面上的M0D-B0R测试函数同时对等式两边做测试,可整理得到如下矩阵方 程:
[0088]
饼) "二Ο,..., -1
[0089] 式中,Τ。,21表示将等效面1上的电磁流用基函数展开再用等效面2的测试函数测 试得到的零阶系数矩阵,1^21表示第V阶经过重组的系数矩阵,I表示电磁流系数向量,其 上标中的D和Β用于区分它是电流系数还是磁流系数,上标中的i和S用于区分它是入射 电磁流还是散射电磁流,其下标中的B则用来表示它是M0D-B0R基函数对应的电磁流系数。
[0090] (2. 3)此时第二等效面上的额外入射电磁流系数是在局部坐标系下的,需将其转 化为全局坐标系下的电磁流系数。
[0091] 综上所述,定义Tm。算子表示等效面η对等效面m的作用:
[0092]
(34)
[0093] 步骤3、根据步骤1求得的散射目标与包围该目标的等效面间的相互作用关系W 及步骤2所得等效面与等效面之间的相互作用关系,采用迭代法求解出等效面上最终的等 效散射电磁流,具体过程如下:
[0094] 假设共有Nes个待求子区域,分别使用对应的等效面将送Nes个待求子区域包围,贝U 可对各子区域建立方程组如下所示:
[0095]
(35)
[009引其中,I表示电磁流系数向量,上标中的D表示I是电流系数,B表示I是磁流系 数,上标中的i表示I是入射电磁流系数,S表示I是散射电磁流系数,下标中的B则表示I 是M0D-B0R基函数对应的电磁流系数,下标中的m、η代表子区域的编号;
[0097] Sm算子和Tm。算子的定义如下:
[0098] 定义Sm算子表示表示第m个等效面与其所包围的目标之间的相互作用:
[0099]
(3?<)
[0100] Tm。算子表示等效面η对等效面m的作化如式(34)所示。
[0101] 对Nes个子区域分别建立方程组,联立Nes个子区域的方程组,不断迭代更新各等效 面上的散射电磁流系数,直至达到稳定状态,求解出最终的散射电磁流系数。
[0102] 步骤4、由各个子区域的等效面上的最终等效散射电磁流,根据互易定理求解出雷 达散射截面积,其中远区散射场通过互易定理求得:
[01 0引 / / / 货·Jz-ff·Mz)dV= / /S(J·E2-M·助dS (37)
[010
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