О схеме интегрирования с изменяемым числом квадратурных точек при моделировании антенн и рассеивателей методом моментов

DOI: 10.21293/1818-0442-2025-28-4-27-36

Скачать текст статьи в формате PDF

Скачать JATS xml

Аннотация: Представлена схема интегрирования с изменяемым числом квадратурных точек при формировании матрицы взаимодействий в ходе электродинамического моделирования антенн и рассеивателей методом моментов. На нескольких примерах выполнен анализ отклонений рассчитанных параметров и характеристик для различных комбинаций точек интегрирования. Установлено, что применение представленной схемы интегрирования обеспечивает ускорение формирования матрицы взаимодействий в среднем до 2 раз при сохранении приемлемой точности результатов. С использованием аналитических решений, данных стороннего коммерческого программного обеспечения и опубликованных экспериментальных данных выполнены верификация и валидация предложенной схемы интегрирования.

Ключевые слова: квадратурные формулы гаусса, схема интегрирования, метод моментов, поверхностные сингулярные уравнения, рассеиватель, антенна

Авторы и правообладатели:

  • Мочалов Д. М. , Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники (Томск, Россия)
  • Клюкин Д. В. , Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники (Томск, Россия)
  • Зайков А. О. , Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники (Томск, Россия)
  • Куксенко С. П. , Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники (Томск, Россия)

  • 1. Balanis C.A. Advanced engineering electromagnetics. 2rd ed. – New York: John Wiley & Sons, 2012. – 1045 p.
  • 2. Григорьев А.Д. Методы вычислительной электродинамики. – М.: Физматлит, 2013. – 430 с.
  • 3. Makarov S.N. Antenna and EM modeling with MatLab. – New York: John Wiley & Sons, 2002. – 288 p.
  • 4. Harrington R.F. Matrix methods for field problems // Proceedings of the IEEE. – 1967. – Vol. 55, No. 2. – P. 136–149.
  • 5. Mavrikakis P.S. Surface Integral Equations in Computational Electromagnetics: A Comprehensive Overview of Theory, Formulations, Discretization Schemes and Implementations / P.S. Mavrikakis, O.J.F. Martin // ACES Journal. – 2025. – Vol. 40, No. 4. – P. 279–301.
  • 6. Клюкин Д.В. О способах вычисления поверхностных сингулярных интегралов при решении антенных задач методом моментов / Д.В. Клюкин, Д.М. Мочалов, С.П. Куксенко // Доклады ТУСУР. – 2024. – Т. 27, № 1. – С. 23–34.
  • 7. Об использовании квадратур Гаусса в вычислении поверхностных сингулярных интегралов при решении задач рассеяния методом моментов / Д.В. Клюкин, А.О. Зайков, Д.М. Мочалов, А.А. Иванов, С.П. Куксенко // Доклады ТУСУР. – 2024. – Т. 27, № 4. – С. 13–22.
  • 8. Mosig J.R. Rao-Wilton-Glisson Basis Functions and the Electrostatics of Triangles and Polygons: A tutorial // IEEE Antennas and Propagation Magazine. – 2025. – P. 2–12. DOI: 10.1109/MAP.2025.3606371.
  • 9. Rao S. Electromagnetic scattering by surfaces of arbitrary shape / S. Rao, D. Wilton, A. Glisson // IEEE Transactions on antennas and propagation. – 1982. – Vol. 30, No. 3. – P. 409–418.
  • 10. Umashankar K. Electromagnetic scattering by arbitrary shaped three-dimensional homogeneous lossy dielectric bodies / K. Umashankar, A. Taflove, S. M. Rao // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. – 1986. – Vol. 34, No. 6. – P. 758–766.
  • 11. Rao S.M. Electromagnetic scattering from arbitrary shaped conducting bodies coated with lossy materials of arbitrary thickness / S.M. Rao, C.C. Cha, R.L. Cravey, D.L. Wilkes // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. – 1991. – Vol. 39, No. 5. – P. 627–631.
  • 12. Gibson W.C. The Method of Moments in Electromagnetics. 3rd ed. – Boca Raton: Chapman & Hall/CRC, 2021. – 479 p.
  • 13. Bourlier C. Scattering from quasi-planar and moderate rough surfaces: Efficient method to fill the EFIE-Galerkin MoM impedance matrix and to solve the linear system // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. – 2021. – Vol. 69, No. 9. – P. 5761–5770.
  • 14. Bourlier C. Characteristic Basic Function Method Accelerated by a New Physical Optics Approximation for the Scattering from a Dielectric Object // Progress in Electromagnetics Research B. – 2023. – Vol. 103. – P. 177–194.
  • 15. Huang S. Multibranch Rao-Wilton-Glisson basis functions for electromagnetic scattering problems / S. Huang, G. Xiao, Y. Hu, R. Liu, J. Mao // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. – 2021. – Vol. 69, No. 10. – P. 6624–6634.
  • 16. Bourlier C. Acceleration of the primary basic functions calculation from the EFIE-characteristic basis function method (CBFM) combined with a new physical optics approximation // Progress in Electromagnetics Research B. – 2023. – Vol. 99. – P. 179–195.
  • 17. GMSH // Gmsh – A three-dimensional finite element mesh generator with built-in pre- and post-processing facilities [Электронный ресурс]. – URL: https://gmsh.info/, свободный (дата обращения: 15.01.2026).
  • 18. Lucernhammer // lucern-hammer – Electromagnetic signature / radar cross section [Электронный ресурс]. – URL: https://lucernham-mer.tripointindustries.com/benchmark_data/spheres, свободный (дата обращения: 15.01.2026).
  • 19. Brown G.H. Experimentally determined radiation characteristics of conical and triangular antennas / G.H. Brown, O.M. Woodward // RCA Review. – 1952. – Vol. 13, No. 4. – P. 425–452.

Сведения о финансировании: Работа выполнена при финансовой поддержке Минобрнауки России по проекту FEWM-2024-0005 и Российского научного фонда по проекту № 23-79-10165, https://rscf.ru/project/23-79-10165/.

Библиография статьи:
Мочалов Д. М. О схеме интегрирования с изменяемым числом квадратурных точек при моделировании антенн и рассеивателей методом моментов / Д. М. Мочалов [и др.] // Доклады Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники. – 2025. – Т. 28, № 4. – С. 27–36. DOI: 10.21293/1818-0442-2025-28-4-27-36

Адрес редакции

  634050, г. Томск, пр. Ленина, 40, МК, каб. 310/2

  (3822) 701-582, внутр.: 1456

  journal@tusur.ru