目标的电磁散射特性和天线罩对天线辐射特性的影响是飞行器外形设计和天线罩设计的重要研究内容。随着计算机技术的发展,计算机仿真已成为设计的重要手段,并开创了计算电磁学领域。本文主要研究了目标的电磁散射特性和大型天线罩对天线辐射性能影响的高效计算方法。首先,本文研究了随机粗糙面环境下目标和随机粗糙面复合模型的电磁散射特性。针对二维散射问题,提出了用特征基函数(CBF)结合矩阵分解算法(MDA)快速计算目标的差场散射。在本方法中,用特征基函数(CBF)计算粗糙面上感应电流,并利用矩阵分解算法(MDA)对粗糙面非自作用组形成的矩阵以及目标和粗糙面之间的互作用矩阵进行压缩,从而节省计算时间和内存需求。针对三维散射问题,利用高阶叠层基函数对目标表面的感应电流和介质粗糙面表面的电磁流进行展开,进而可以利用较大的网格单元对目标和粗糙面进行建模,合理地选取基函数阶数和网格剖分尺寸可以有效地降低计算时间,另外利用多层快速多极子算法(MLFMA加速矩阵矢量乘。其次,利用MLFMA方法的近场矩阵元素构造了一种多重网格预条件算子以加速迭代求解的收敛速度。该方法首先通过网格细分获得嵌套网格,并在各层网格的内边上定义RWG基函数,将粗层网格上RWG基函数表示成细层网格RWG基函数的组合以获得展开系数,并利用该展开系数构造第一套插值、限制算子和粗网格矩阵。同时在粗网格的每条边的中点上构造一个旋度基函数,并展开成细层网格RWG基函数的组合,利用展开系数构造第二套插值、限制算子和粗网格矩阵。然后利用这两套算子消除迭代误差中的低频分量,加快迭代收敛速度。再次,本文研究了基于相位补偿和恢复技术的快速物理光学(FPO)以及多层物理光学(MLPO)方法在宽频带、宽角度雷达散射截面(RCS)分析中的应用。该方法首先在频率、角度采样点上计算经过相位补偿后的场,相位补偿的引入是为了消除积分项中的快速相位震荡,然后利用插值技术计算在所需的频率＼角度上的场值,最后对插值后的场值进行相位恢复。在分析扫频-扫角或扫角-扫角问题中,MLFPO方法需要在各层计算采样点处的相位补偿场,这些采样点处的场形成了一个二维矩阵,进一步研究发现该矩阵是一个低秩矩阵(rank deficient),因此可以利用矩阵低秩压缩方法对其进行压缩。本文利用自适应交叉近似算法(ACA)对各层矩阵进行压缩并取得了较好的计算效果。另一方面,本文将FPO方法中相位补偿和恢复的技术推广到弹跳射线法(SBR)中以快速计算宽频带的RCS。和FPO中的直接在物体表面积分计算不同,SBR方法中积分区域在射线管最终离开物体的位置,因此不能直接利用FPO方法计算。本文对射线追踪后的积分面进行坐标变换获得新的模型,然后利用FPO的相位补偿与恢复技术获得宽频带RCS。最后,本文研究了大型金属桁架加介质层天线罩对天线辐射性能的影响。由于天线罩属于电大尺寸(目标尺寸相对电波长很大)结构,用MLFMA等全波方法很难快速分析,而高频方法提供了快速的解决手段。高频方法分别计算金属桁架和介质罩对远场的贡献,在计算金属桁架部分的散射场时,传统的方法是利用感应电流率理论计算,但是该方法在建模时用线条代替金属桁架,且认为金属桁架无限长,所以会导致建模误差,尤其是在金属桁架之间连接的部分。另外对于圆柱结构的金属桁架,感应电流率尚且有解析的计算公式可用,但是对于其他截面形状的桁架则需要通过数值方法计算感应电流率,导致计算时间增加。本文利用物理光学法(PO)计算金属桁架对远场的贡献,克服了建模误差。并且利用口径面-表面积分(AI-SI)方法计算介质罩对远场的贡献,利用拉格朗日插值技术加速计算不同角度下的透射系数,另外采用遗传算法对介质罩的各层厚度进行了优化。