平面分層介質(zhì)結(jié)構(gòu)的快速電磁算法研究的開(kāi)題報(bào)告

平面分層介質(zhì)結(jié)構(gòu)的快速電磁算法研究的開(kāi)題報(bào)告1.研究背景和意義隨著現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展，電磁場(chǎng)計(jì)算在電子工程、通信工程、計(jì)算機(jī)科學(xué)等領(lǐng)域中越來(lái)越重要。平面分層介質(zhì)結(jié)構(gòu)的快速電磁算法是一種經(jīng)典的電磁場(chǎng)計(jì)算方法，它可以用于解決分層介質(zhì)中電磁場(chǎng)分布的問(wèn)題。這種算法在電子工程、通信工程、計(jì)算機(jī)科學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用非常廣泛，因此研究平面分層介質(zhì)結(jié)構(gòu)的快速電磁算法具有很大的理論和實(shí)際意義。2.研究?jī)?nèi)容和目標(biāo)本研究的主要內(nèi)容是對(duì)平面分層介質(zhì)結(jié)構(gòu)的快速電磁算法進(jìn)行研究，探究該算法的理論基礎(chǔ)和實(shí)現(xiàn)方法。具體地，本研究將重點(diǎn)研究以下內(nèi)容：（1）平面分層介質(zhì)結(jié)構(gòu)的數(shù)學(xué)模型和電磁方程的數(shù)值解法；（2）傳統(tǒng)的快速多極子算法以及其在平面分層介質(zhì)結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用；（3）基于矩陣分解的快速算法在平面分層介質(zhì)結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用；（4）基于快速算法的平面分層介質(zhì)結(jié)構(gòu)電磁場(chǎng)模擬系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。本研究的目標(biāo)是：（1）深入理解平面分層介質(zhì)結(jié)構(gòu)快速電磁算法的數(shù)學(xué)模型和理論基礎(chǔ)；（2）掌握傳統(tǒng)的快速多極子算法及其在平面分層介質(zhì)結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用；（3）研究基于矩陣分解的新型快速算法在平面分層介質(zhì)結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用；（4）設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)基于快速算法的平面分層介質(zhì)結(jié)構(gòu)電磁場(chǎng)模擬系統(tǒng)，驗(yàn)證研究結(jié)果的準(zhǔn)確性和效率。3.研究方法和技術(shù)路線本研究采用理論研究和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證相結(jié)合的方法，主要技術(shù)路線如下：（1）系統(tǒng)學(xué)習(xí)和理解平面分層介質(zhì)結(jié)構(gòu)快速電磁算法的理論基礎(chǔ)和數(shù)學(xué)模型；（2）研究傳統(tǒng)的快速多極子算法及其在平面分層介質(zhì)結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用，分析其存在的局限性和改進(jìn)空間；（3）探究基于矩陣分解的新型快速算法在平面分層介質(zhì)結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用，對(duì)該算法進(jìn)行理論分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證；（4）在理論分析的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)基于快速算法的平面分層介質(zhì)結(jié)構(gòu)電磁場(chǎng)模擬系統(tǒng)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證研究結(jié)果的準(zhǔn)確性和效率。4.預(yù)期研究成果本研究的預(yù)期成果如下：（1）深入理解平面分層介質(zhì)結(jié)構(gòu)快速電磁算法的理論基礎(chǔ)和數(shù)學(xué)模型；（2）掌握傳統(tǒng)的快速多極子算法及其在平面分層介質(zhì)結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用；（3）研究基于矩陣分解的新型快速算法在平面分層介質(zhì)結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用，提出改進(jìn)方案；（4）設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)基于快速算法的平面分層介質(zhì)結(jié)構(gòu)電磁場(chǎng)模擬系統(tǒng)，驗(yàn)證研究結(jié)果的準(zhǔn)確性和效率。5.研究難點(diǎn)和創(chuàng)新點(diǎn)本研究的難點(diǎn)和創(chuàng)新點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下方面：（1）平面分層介質(zhì)結(jié)構(gòu)的電磁場(chǎng)是一個(gè)高度復(fù)雜的問(wèn)題，傳統(tǒng)的計(jì)算方法通常需要很長(zhǎng)的時(shí)間，因此尋找一種更加高效的計(jì)算方法是本研究的難點(diǎn)之一；（2）基于矩陣分解的新型快速算法雖然在其他領(lǐng)域已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，但其在平面分層介質(zhì)結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用尚處于探索階段，因此需要對(duì)其進(jìn)行深入研究；（3）本研究將嘗試設(shè)計(jì)一種基于快速算法的平面分層介質(zhì)結(jié)構(gòu)電磁場(chǎng)模擬系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)揮重要作用。6.研究經(jīng)費(fèi)和計(jì)劃本研究的經(jīng)費(fèi)需求如下：（1）設(shè)備費(fèi)：10萬(wàn)元，主要用于設(shè)計(jì)和購(gòu)置實(shí)驗(yàn)所需的計(jì)算機(jī)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)儀器等；（2）材料費(fèi)：5萬(wàn)元，主要用于購(gòu)置實(shí)驗(yàn)所需的材料、配件等；（3）差旅費(fèi)和會(huì)議費(fèi)：5萬(wàn)元，主要用于參加國(guó)內(nèi)和國(guó)際相關(guān)學(xué)術(shù)會(huì)議和交流活動(dòng)；（4）人員費(fèi)用：30萬(wàn)元，主要用于支付研究人員的工資、補(bǔ)貼等。本研究的計(jì)劃如下：（1）第一年：學(xué)習(xí)和理解平面分層介質(zhì)結(jié)構(gòu)快速電磁算法的理論基礎(chǔ)和數(shù)學(xué)模型，掌握傳統(tǒng)的快速多極子算法及其在平面分層介質(zhì)結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用；（2）第二年：深入研究基于矩陣分解的新型快速算法在平面分層介質(zhì)結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用，分析其算法優(yōu)劣并提出改進(jìn)方案；（3）第三年：設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)基于快速算法的平面分層介質(zhì)結(jié)構(gòu)電磁場(chǎng)模擬系統(tǒng)，驗(yàn)證研究結(jié)果的準(zhǔn)確性和效率，撰寫(xiě)論文并發(fā)表相關(guān)學(xué)術(shù)論文。7.參考文獻(xiàn)（1）黃凱祥.計(jì)算電磁學(xué)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2002.（2）L.F.Li,E.Michielssen,andW.C.Chew.A?inegeometryonasphereanditsapplicationtothehigher-ordermomentmethod.IEEETrans.AntennasPropagat.,45(3):369–379,1997.（3）W.C.Chew.WavesandFieldsinInhomogeneousMedia[M].NewYork:VanNostrandReinhold,1990.（4）W.C.