电大复杂目标电磁特性的快速精确数值分析是计算电磁学领域中的一个重要研究课题。电磁数值方法主要包括积分方程和微分方程两大类,其中基于积分方程类方法的矩量法由于其理论精度高、通用性强的特征而被广泛应用。但一直以来由于计算资源的限制,矩量法只能用于处理电尺寸较小的问题。近年来,随着国内重大工程应用问题对精度与效率的需求不断提高,进一步提高矩量法的计算能力与效率成为我们当前亟待解决的迫切问题。本文在充分理解与掌握矩量法各个关键环节的理论基础上,利用高阶基函数与并行核外求解技术,同时结合对称性分析以及区域分解方法,对基于矩量法的高效求解方案展开了系统的研究。通过上述方法降低求解问题的规模,实现了其面向电大复杂目标的高效求解算法。结合大规模并行计算技术,利用高性能计算机集群系统,将其应用于计算大型天线阵列、机载相控阵的辐射特性分析以及典型目标的散射特性分析中。本文的主要贡献可概括为:1.综合考虑波端口的几何结构对称和馈电幅度相位的对称性,提出了一种高阶矩量法的波端口对称性分析方法。根据目标的几何及激励源的对称特性,利用原始源与镜像源的线性关系,通过增加两个或多个对称面,大幅度降低了矩量法求解问题的规模,提高了矩量法的计算能力。同时,本文将其与高效的并行核外计算技术相结合,快速分析了几何结构和激励源具有对称性的大型波导窄边缝隙阵列的辐射特性。2.提出了一种基于高阶基函数矩量法的重叠型区域分解方法,采用‘分而治之’的思想,大幅度提高矩量法对于电大尺寸目标的分析能力。该方法将待求解目标分解成若干个小的子问题,每个子区域向相邻区域延伸一部分缓冲区形成新的迭代区域,采用高阶基函数矩量法求解各个子区域。舍弃缓冲区电流并对整个区域电流进行更新,通过迭代得到整个目标的场。与RWG基函数矩量法相比,对于单个区域,高阶矩量法产生较少的未知量,利用该方法求解时,只要保证计算机资源满足最大子区域即可。重叠型区域分解利用缓冲区使求解得到的电流逼近真实电流分布,算法思路明确,具有较高的可靠性。为进一步扩大单个区域的计算规模,本文还将区域分解与并行核外求解技术相结合。另外,在分析机载相控阵天线时,将目标分为机载平台和相控阵两个子区域,通常平台区域的电大尺寸比较大。由于在主波束扫描过程中机载平台保持不变,区域分解方法在整个求解中该区域只需计算一次,利用核外技术将该部分的阻抗矩阵等相关数据信息存入硬盘。每改变一次扫描角,只需要重新计算相控阵天线区域,然后利用已存储的机载平台区域数据,通过迭代便能得整个问题的解。该方法能够大幅度降低大型机载问题的计算时间和存储需求。3.研究了一种基于RWG矩量法的非重叠型区域分解方法,同样将目标分成若干个子区域分别进行求解,与重叠型区域分解方法相比,该方法不需要构造缓冲区,降低了几何建模的复杂度。重叠型区域分解在将模型切割后在分界处添加虚拟面,使子区域闭合。迭代求解过程中,每次得到子区域电流后,需要在虚拟面上强加边界条件来保证区域间电流连续性。同时,文中对迭代收敛性进行讨论分析,通过矩阵元素的重新排序来,改善矩阵的条件数,提高了方程迭代求解的收敛性。为进一步提高该方法的计算规模和效率,本文还给出了针对矩量法非重叠型区域分解的MPI并行加速策略,对各个子区域求解的LU分解过程以及迭代过程中的矩阵向量乘环节进行并行加速。通过数值算例对比分析,表明了该方法能高效求解电大尺寸目标的电磁散射问题。4.将上述两种不同类型的区域分解方法进行优化后成功应用于大型天线阵列、机载相控阵天线的辐射特性以及典型电大尺寸目标的散射特性等工程实例中。并通过数值结果的对比分析,充分验证了本文提出的两种区域分解方法能够高效分析电大复杂目标的电磁特性。