電磁散射的案例
粗糙海面電磁散射的數值分析
摘要本文介紹了基于譜的粗糙面Ｍｃ模擬方法和表征粗糙面的統計參量，概述了處理粗糙面電磁散射問題的三種近似方法：基爾霍夫法、微擾法和雙尺度法。討論了基于矩量法的粗糙面電磁散射數值方法：前后向迭代和小波矩量法。首先分別計算了基于ＰＭ譜和Ｇａｕｓｓ譜粗糙海面的前后向迭代電磁散射解。然后，分別用直接小波展開和小波變換的日樣條小波Ｇａｌｅｒｋｉｎ矩量法，計算了基于Ｇａｕｓｓ譜Ｍｃ模擬的粗糙面上的后向電磁散射，并將來自Ｇａｕｓｓ譜粗糙面的ＦＢＭ解和ＷＭＯＭ解分別與有關文獻作了比較，結果和文獻吻合的很好。同時比較了Ｂ樣條基和Ｈａａｒ小波基的伽略金矩量解，它們的值也吻合的很好。本文最后研究了后向雜波對方位角和風速的依賴關系。同時用修正的雙尺度法研究了Ｋｕ波段、基于Ｆｕｎｇ譜的二維時變動態粗糙海面的后向電磁散射，獲得了海雜波的時序信號，估計Ｒａｙｌｅｉｇｈ、Ｌｏｇｎｏｒｍａｌ和Ｗｅｉｂｕｌｌ三種典型統計分布模型的參數，得到了后向雜波系數的最佳統計分布模型。
粗糙海面電磁散射的數值分析.pdf
展開 航空航天領域的飛行器氣動設計、結構強度與疲勞、燃燒與傳熱、電磁散射（隱身）、軌道動力學 算法特點，及圖形工作站硬件配置推薦
電磁散射（隱身）
-涉及算法:
核心算法: 矩量法、時域有限差分法、有限元法。MoM: 非常適合計算電大尺寸開放目標的散射問題，但會產生稠密矩陣，內存和計算量巨大。FDTD: 在時域直接求解麥克斯韋方程組，一次計算可獲得寬頻帶響應，算法本身具有天然的并行性。
-計算特點:
MoM: 內存瓶頸和計算瓶頸并存。稠密矩陣的存儲和求逆是主要挑戰。FDTD: 高度并行。每個網格點的電場和磁場更新只依賴于鄰近點，與CFD中的顯式算法類似。頻率掃描: 通常需要在很寬的頻率范圍內進行計算，可以并行化。
-計算平臺:
GPU計算(絕對優勢): 無論是FDTD的網格更新，還是MoM的矩陣向量乘法，都非常適合GPU的并行架構。GPU加速可以將仿真時間從數周縮短到數小時。專業電磁軟件如 FEKO, CST Studio Suite, XFDTD 都有強大的GPU支持。CPU多核計算(傳統方案): 在GPU普及前，主要依賴CPU多核和分布式計算集群。CPU單核計算(不適用): 同樣不適用于核心求解。
5. 軌道動力學
-涉及算法:
核心算法: 常微分方程（ODE）組的數值積分。原因：航天器的軌道和姿態運動可以用牛頓運動定律或拉格朗日方程描述為一組ODE，然后使用數值積分器（如Runge-Kutta, Adams-Bashforth）進行求解。
-計算特點:
單軌道計算順序性強: 數值積分是逐步推進的，難以在單次積分過程中進行并行化。大規模分析可高度并行: 當進行星座設計、軌道碎片分析、不確定性量化（蒙特卡洛仿真）時，需要計算成千上萬條獨立的軌道，這些軌道之間沒有依賴關系，可以完美并行。
展開 電磁散射（RCS）分析解決方案
目標的雷達散射截面（RCS）是評判目標電磁隱身特性的一個重要指標，快速精確的目標RCS分析對于隱身設計人員具有重要的指導意義，尤其是飛機、導彈、艦船等的雷達目標特性分析引起了世界各國的高度重視。飛機、導彈、艦船等軍用目標，它們的電尺寸往往非常巨大，因此分析其電磁散射特性對一般軟件是一個巨大的挑戰。
針對不同類型RCS的解決方案
待分析RCS問題的電尺寸和模型復雜度不同，FEKO提供的處理方法也有所不同，這樣做的好處是在精度、速度之間取得最佳折衷。對于電大尺寸和超電大尺寸的金屬、介質或金屬/介質混合等目標體，在硬件資源滿足要求的情況下，首選MLFMM和FEM/MLFMM方法來精確求解。
電小尺寸目標的RCS分析
對于電小尺寸目標的RCS分析，FEKO采用嚴格的求解方法——矩量法，可以進行最精確的分析，也可以采用有限元FEM法和MoM/FEM混合法。圖2.1、圖2.2是業界公認的金屬體RCS的Benchmark，分別給出了金屬球和黃銅帶的RCS分析結果，從圖中我們可以看出FEKO分析結果與精確解完全一致。因此對于電小尺寸的目標RCS，FEKO可以獲得非常精確的結果。
電大尺寸目標的RCS分析
對于電大尺度目標體的RCS分析，FEKO提供了兩種可選的方法：
a）首選MoM和MLFMM方法：耗費計算資源，但是能得到精確結果。
b）選擇高頻PO和RL-GO算法：計算快速、占用計算資源小，在某些角度、對于細節變化劇烈的模型精度欠佳。
展開 平面電磁波散射中麥克斯韋方程組的米氏解
摘要
平面波對于任意半徑和折射率的球形粒子的吸收和散射問題，米氏解是嚴格的麥克斯韋求解器。其得到的散射效應十分依賴于粒子的大小。根據其特性，散射可以分為瑞利散射、米氏散射和幾何光學散射。VirtualLab Fusion中包含了完整的米氏解。該案例研究了不同半徑的球形粒子散射。
模擬任務
散射分類
非吸收球形的散射（摻雜硅）
吸收球形的散射（金）
在VirtualLab Fusion中查看
VirtualLab Fusion技術
文件信息
展開 
《電磁波時域有限差分方法（第二版）》
第八章至第十章討論FDTD的若干應用，包括分層介質反射、透射，以及散射和輻射計算。第十一章介紹FDTD 的若干進展，包括非均勻網格FDTD，傳遞函數在FDTD中的應用，以及周期介質、色散介質、各向異性介質和含有集中元件的，FDTD此外，還介紹了 ADI-FDTD，這一改進形式具有無條件穩定的特點。第二版還增加了復習思考題和綜合編程習題。書末附有近場彩色圖和FDTD計算程序。
本書為教育部推薦研究生教學用書，也可作為相關專業研究人員、高校教師和高年級本科生的參考書。
【作者簡介】
葛德彪 男，1961年畢業于武漢大學物理系。現為西安電子科技大學教授、博士生導師，中國電子學會高級會員，陜西省物理學會常委理事。美國電磁科學院成員 (Member of Elestromagnetic Academy,1990-1995)。主要從事逆問題與電磁成象、電磁散射，電磁理論和數值方法的研究。
展開 [VirtualLab] 平面電磁波散射中麥克斯韋方程組的米氏解
摘要
平面波對于任意半徑和折射率的球形粒子的吸收和散射問題，米氏解是嚴格的麥克斯韋求解器。其得到的散射效應十分依賴于粒子的大小。根據其特性，散射可以分為瑞利散射、米氏散射和幾何光學散射。VirtualLab Fusion中包含了完整的米氏解。該案例研究了不同半徑的球形粒子散射。
模擬任務
散射分類
非吸收球形的散射（摻雜硅）
吸收球形的散射（金）
在VirtualLab Fusion中查看
VirtualLab Fusion技術
文件信息
展開 Altair系列視頻 I 面向航天航空與國防工業的電子系統設計
小結
02
講師
王晨—Altair電磁仿真高級專家
負責Altair電磁仿真軟件的技術支持工作，熟悉計算電磁學，編寫調試過矩量法與多層快速多極子算法的代碼，熟悉微波組件，天線、天線布局、電磁散射、電磁兼容等領域的仿真技術，電磁仿真行業從業15年。《FEKO 仿真原理與工程應用》作者。
三. Altair 復雜天線罩電磁性能快速仿真分析
01
內容大綱
1. Altair電磁整體解決方案
2. 天線罩快速建模仿真：newFASANT 軟件
3. 天線罩設計案例分享
4. Demo演示
02
講師
焦金龍 – Altair 高級技術經理
1年以上電磁仿真的工程應用經驗；專業與研究方向：電磁兼容、天線設計、天線罩及多物理場、計算電磁學與電波傳播等。
四. Altair 雷達系統的RCS和散射仿真
01
內容大綱
1. 電磁隱身仿真物理概念
2. 電磁隱身仿真流程與演示
3. 電磁模型模型處理與求解器選擇
4. 電磁隱身典型算例：自動駕駛、天線陣，低散射目標等
5. 問題答疑
02
講師
王晨—Altair電磁仿真高級專家
負責 Altair 電磁仿真軟件的技術支持工作，熟悉計算電磁學，編寫調試過矩量法與多層快速多極子算法的代碼，熟悉微波組件、天線、天線布局、電磁散射、電磁兼容等領域的仿真技術，電磁仿真行業從業15年，《FEKO 仿真原理與工程應用》作者。
五.
展開 電磁仿真計算的最佳單機（工作站、服務器）、集群硬件配置方案
電磁仿真是一種用于研究和模擬電磁場行為的重要工具，它在多個領域都有廣泛的應用。
以下是電磁仿真的一些主要方面、常用的仿真軟件以及相關的算法和求解器
主要研究方面：
1) 天線設計和分析：電磁仿真用于設計和分析各種類型的天線，以優化其性能。
2) 微波和射頻電路設計：在射頻和微波電路中，仿真用于分析和優化濾波器、放大器、天線等組件。
3) 電磁兼容性（EMC）：仿真可用于分析電子設備之間的電磁干擾，以確保設備之間的互操作性。
4) 電磁場輻射：研究電磁波的輻射和傳播，如雷電、電磁輻射等。
5) 電磁散射和反散射：分析物體對電磁波的散射特性，如雷達散射和探測。
6) 電磁場仿真：分析電磁場的分布和行為，如靜電場、磁場等。
常用的仿真軟件：
1) Ansys HFSS：用于高頻電磁仿真，主要用于天線、微波器件、射頻電路等的設計和分析
2) ANSYS Maxwell：用于低頻電磁仿真，主要用于電機、變壓器、電磁鐵等的設計和分析。
3) CST Studio Suite：用于高頻電磁仿真的全面軟件套件，支持多種應用領域:天線、雷達、電磁兼容等領域的設計和分析。
4) FEKO：用于電磁仿真和天線設計的軟件，適用于廣泛的電磁頻譜。
5) ADS：用于高頻電磁仿真，主要用于射頻電路、微波器件等的設計和分析。
6) XFDTD: 一款電磁仿真求解器,用于全波、靜態、生物熱、優化和電路等
7) COMSOL Multiphysics：多物理場仿真軟件，支持電磁、熱傳導、流體力學等多個領域的仿真。
8) Sim4Life：用于生物醫學電磁仿真的軟件，用于分析電磁場對人體的影響。
展開 塔架環境下運載火箭天線耦合輻射仿真研究
[5]李弘祖, 郭立新, 董春雷, 等.基于八叉樹優化的MoM-PO/PTD混合算法分析目標電磁散射及輻射問題[J]. 系統工程與電子技術, 2021, 43(11): 3033-3039.
[6]吳安雯, 吳語茂, 楊楊, 等.矩量法-物理光學混合算法計算多尺度復合目標電磁散射場[J]. 電波科學學報, 2019, 34(1): 83-90.
[7]李炳炎, 何芒, 徐曉文, 等.MoM-PO混合算法中的快速消隱算法研究[J]. 微波學報, 2016, 32(增1): 9-12.
文章來源：系統仿真學報, 2023, 35(9): 1847-1859 doi: 10.16182/j.issn1004731x.joss.23-0316
展開 完備的天線設計解決方案
EMSS公司提供了完整的天線仿真解決方案，為天線選型和詳細設計提供強大的電磁仿真工具：
天線設計與天線知識管理工具— Antenna Magus
基于矩量法的三維電磁場分析軟件—FEKO
上圖描述了Antenna Magus和FEKO這兩款軟件在“完整的天線設計、生產流程”中所處的位置，Antenna Magus完成由性能指標生成標準天線模型，FEKO軟件替代圖一中的綠色部分，在標準模型的基礎上通過設計修改實現天線性能最優化。
Antenna Magus具有針對天線設計的知識管理系統，可保存、管理天線設計過程中的所有數據信息，以實現天線設計知識共享與知識積累。甚至可以加入自己定義的天線模型，實現部門或單位內部的天線設計知識積累和共享。
下圖為Antenna Magus 與FEKO在飛機天線布局分析過程中的聯合應用示意圖：
天線設計與天線管理庫
Antenna Magus是全球第一款天線設計與天線知識管理工具，集成了天線設計、陣列設計、轉換器設計以及天線設計知識管理系統。
天線分析及天線布局
FEKO軟件是針對天線設計、天線布局、電磁散射與電磁兼容等問題開發的專業高頻電磁場分析軟件，基于矩量法（MoM），擁有高效的多層快速多極子技術(MLFMM)及實現各種算法的高效并行，并將矩量法與高頻分析方法(如物理光學PO、幾何光學GO、一致性繞射理論UTD等)完美結合，從而非常適合于各種形式、各種規模(電小、電大等)的天線設計：此外，FEKO軟件還混合了有限元法（FEM），能夠精確地處理具有復雜介質的天線問題。 FEKO軟件在電大尺寸問題的求解方面能力突出、優勢明顯。
展開 Altair官方2020最新培訓系列課程上線啦！
HyperMesh處理電磁散射模型
2. Feko電磁散射仿真新功能
3. newFASANT功能特色
4. Feko與newFASANT求解器使用方法
5. Feko與newFASANT電磁散射典型應用
6. iSAR雷達成像功能介紹
7. 問題答疑
課程鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/college/video/c15083
（十五）重工物料載荷和多體運動聯合仿真(EDEM+MotionSolve)網絡研討會
內容大綱：
1.EDEM離散元介紹及在重工的應用
2. MotionSolve介紹在重工行業的 應用
3. EDEM+MotionSolve耦合方案及在重工物料載荷方面的應用
4. 案例演示
課程鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/college/video/c15084
（十六）Altair SimSolid?無網格快速結構分析培訓
內容包括：
1.SimSolid軟件功能與界面介紹
2.線性靜力學
3.模態分析
4.頻響分析
5.其他分析類型
課程鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/college/video/c15085
（十七）Altair Inspire? 結構優化與3D打印培訓
內容包括：
1.分析和優化設置（視圖控制、偏好參數設置；結構有限元分析；結構拓撲、優化流程）
2.連接、優化結果幾何重構（創建連接；分析具有“接觸”的模型；
3.曲面建模；PolyNURBS 建模；3D打印（SLM）工藝仿真）等。
展開 
別小看5代機上這層隱身鍍膜，蘇57折騰了這么多年也才剛剛搞定
這種ITO鍍膜有兩個作用，一是依靠自身的電磁（EMI）屏蔽作用阻止雷達波進入座艙內，二是通過鍍膜的導電性能使戰斗機座艙玻璃與周圍機體間形成均勻連續的導電率，避免雷達波在兩種不同導電率材料交界處形成激勵電流或者磁流，產生額外電磁散射信號。
所以ITO鍍膜的隱身原理并不是吸波，而是通過屏蔽和導電保持戰斗機在隱身外形上的完整性。2011年1月11日殲-20 2001號原型機首飛時，該機淡黃綠色的整體成形座艙蓋就在機身黑色吸波涂層的映襯下顯得格外醒目，說明我國在隱身飛機座艙蓋鍍膜的研究上遠遠領先于俄羅斯。
俄羅斯國家技術集團在新聞稿中表示，新涂層自2017年8月才開始應用在T-50原型機上，除蘇-57之外，該涂層還將被用于蘇-30SM、蘇-34、蘇-35、米格-29K和圖-160等機型的座艙蓋和風擋玻璃制造。
該涂層由70-90納米厚的金屬氧化物層制成，除了能使座艙雷達回波強度降低30%之外，還能保護飛行員免受天空中紫外線和陽光熱量等不利因素的影響。新涂層將座艙鷹陽光暴曬導致的加熱效應減弱3倍以上，整體透光率不低于65％，紫外線下降超過4-6倍。
作者：阿姆斯壯
來源：航空制造網
展開 2023 Altair 電磁仿真技術大會邀請函
2023 Altair 電磁仿真技術大會
西安 丨 7月7日
參 會 邀 請 函
Altair 作為電磁仿真領域領先的解決方案供應商，已經為全球上千家用戶提供了從天線及陣列設計、天線罩多物理場、天線布局、電磁散射、系統EMC以及無線互連、復雜電磁環境、電機多學科優化、開關電源、EMI濾波設計分析等方向的先進仿真技術服務。
Altair 電磁產品典型應用
Altair 將于7月7日在西安舉辦電磁仿真技術大會。本次大會特別邀請了來自全球的行業專家在會中分享最新研究成果、經驗和技術。
同時大會當天設有新能源汽車及系統電磁兼容、復雜電磁環境及多尺度多學科仿真兩大分會場，屆時來自航空航天、電子、汽車和船舶、軌道交通等行業的知名企業、研究院及著名高校的電磁用戶將齊聚一堂，共同探討電磁仿真應用和發展。
在此，我們誠邀您報名參會，共享技術盛宴，共謀行業和區域的電磁技術創新發展。
大會信息
會議時間：2023 年 7 月 7 日（周五）
會議地點：陜西西安
參會費用：審核通過的嘉賓可免費參會（免費提供會議資料，差旅費用需自理）
*溫馨提示：會議席位有限，請您務必提前報名確保能預留您的席位。
大會亮點
最新技術，全面分享：全面了解 Altair 電磁仿真最新技術與發展趨勢。
主題豐富，內容多元：探索從直流、低頻到高頻的全頻域，從PCB板級、設備級到復雜電磁環境的多尺度電磁技術話題。
展開 【5/9更新】為什么殲20戰機表面做的那么精致？0.1毫米凸起就能破壞隱身！
（如下圖所示，就是測試飛機RCS的裝置）
一架飛機的電磁特征就是這架飛機在各個角度上的雷達反射信號的相關信息（如下圖所示），可以說是這架飛機的“身 份 證”和底牌，對于隱身飛機尤其如此。殲20是我國最新研發的隱身飛機，所以一定要對飛機的電磁特征保密。
先進隱身飛機有三大雷達前向隱身強散射源，這就是雷達天線艙、進氣道和發動機、還有座艙蓋。假如不采取任何隱身措施，這三者作用將使戰斗機的正面雷達反射截面達到10到50平米，這就是典型的三代機設計。除此之外，隱身飛機還必須注意不太起眼的細節，假如不認真處理，可能導致飛機隱身性能功虧一簣。
飛機表面各種縫隙和臺階的電磁散射和這三大輻射源不能完全相比，但是一架戰斗機可能存在500-1000條縫隙和臺階，這些地方處理不好，可能導致前向RCS達到1平米級別，對于追求超級隱身的飛機來說，做到0.01-0.0001平米是必須，任何一條縫隙或者臺階都會破壞飛機的良好隱身效果，這就是殲20戰斗機外觀精致的科學依據。
要想獲得良好的隱身性能，表面一定要追求超高質量。根據實驗結果顯示，采用3CM的電磁波照射，這一波段和目前世界各國最常用的機載火控雷達相吻合，對于隱身戰斗機空戰具有極端重要的意義，中國科學家經過研究發現，常規不隱身戰斗機，機身大部分蒙皮接縫寬度為1-2mm，而飛機的零件臺階高度大多為0.3-0.5mm，這些不起眼的點點滴滴，在雷達波的照射下，就會帶來巨大的麻煩。
展開 光刻技術第6期 | 三維嚴格矢量光刻成像
04/先進技術與未來發展方向
厚掩模衍射精準建模技術突破了傳統薄掩模近似瓶頸，基于嚴格耦合波分析（RCWA）與時域有限差分（FDTD）方法，構建厚掩模多層結構的電磁散射模型，通過旋轉變換與維度縮減算法降低計算開銷，實現掩模吸收層散射效應的精確表征，在14nm以下節點將衍射近場預測誤差控制在5%以內。針對EUV光刻高寬比掩模，開發多材質耦合衍射模型，解決Ta吸收層深度衍射帶來的成像畸變問題。
三維偏振像差調控技術通過建立“視場-深度”二維偏振像差映射模型，采用瓊斯矩陣張量表征偏振態的三維演化規律，結合全視場多目標優化算法，實現偏振像差的定量分離與動態校正。創新偏振-光瞳協同優化策略，在3D NAND堆疊圖形中，將偏振像差導致的CD偏差從12nm降至3nm以內。
此外，面向3nm及以下節點，構建EUV光刻專屬三維矢量模型，深化極紫外光與多層掩模的矢量相互作用機制研究。針對垂直堆疊結構，開發“深度-偏振-劑量”多維度耦合優化模型，實現亞納米級CD均勻性控制。
通過推進AI與物理驅動建模的深度融合，利用Transformer架構捕捉三維光場長距離依賴關系，結合FPGA硬件加速實現毫秒級動態光場仿真。探索數字孿生技術應用，搭建光刻過程虛實映射系統，實現三維模型參數的實時自適應調整。
展開 