Анализ сверхразмерных электродинамических систем комбинированным методом на основе принципа физической оптики и метода мультипольного разложения

Метод мультипольного разложения часто используется для ускорения численного решения поверхностных интегральных уравнений электродинамики. Он позволяет реализовать расчёт электродинамических систем с характерными размерами в сотни длин волн на персональном компьютере за относительно короткое время (несколько часов). В статье демонстрируется использование этого метода совместно с принципом физической оптики для быстрого пересчёта сверхвысокочастотного излучения между элементами зеркальных линий передачи. Скорость одного пересчёта полей определяется как O(N ln N), где N - число элементарных частей поверхностей двух зеркал, участвующих в пересчёте. Таким образом, время расчёта линии передач с характерными суммарными размерами зеркал в сотни длин волн на персональном компьютере составляет несколько минут. Метод также позволяет значительно ускорить расчёт полей в сверхразмерных линиях передачи, включающих как волноводы, так и зеркала, без потери точности.

На английском языке

Analysis of oversized electrodynamic systems by a combined method based on the principle of physical optics and the multilevel fast multipole algorithm

Gashturi A.P.

Sobolev D.I.

The multilevel fast multipole algorithm (MLFMA) is often used to speed up the solution of surface integral equations in electromagnetics. The method makes it possible to calculate electrodynamic systems with characteristic sizes of hundreds of wavelengths on a personal computer in a relatively short time (a few hours). The paper demonstrates the use of the MLFMA together with the principle of physical optics for fast calculation of microwave radiation between the elements of the mirror transmission lines. The complexity of the calculation is O(N log N), where N is the number of elementary parts of the mirror surfaces involved in the calculation. Thus, the calculation time for a transmission line with characteristic total mirror sizes of hundreds of wavelengths is a few minutes. By using this method, it is also possible to significantly speed up the calculation of fields in oversized transmission lines, including both waveguides and mirrors, without loss of accuracy.

DOI: https://doi.org/10.52452/00213462_2022_65_05_484

Пример ссылки для цитирования:

Гаштури А.П., Соболев Д.И. Анализ сверхразмерных электродинамических систем комбинированным методом на основе принципа физической оптики и метода мультипольного разложения // Изв. вузов. Радиофизика. 2022. Т. 65, № 5-6. C. 484–493.