天线的近场分析在近场通信 (NFC)、电磁兼容 (EMC)、阵列天线设计等领域越来越受到关注。准确高效的近场分析方法对于近场的分布控制和引导机制等有着重要的作用。本文针对典型天线磁偶极子 (电小线圈 )的近场进行了初步的理论研究，主要分析了磁偶极子的近场平均能量密度分布、有功功率和无功功率的关系和分布。并通过磁偶极子的场分量计算平均坡印廷矢量，从而定性分析了线圈“储能”和“辐射能量”的关系，同时根据平均坡印廷矢量给出了电小线圈的近场“储能”中能量流动的物理图像。本文还计算了磁偶极子的平均电场能量密度和平均磁场能量密度，并进一步分析了二者的分布以及比较了二者的大小关系。

针对基于空间功率合成的空馈平面反射阵(FLAPS)型高功率微波辐射器的高效率电磁仿真需求, 应用积分方程方法结合多尺度混合电磁建模技术MLFMA-MLACE进行问题的电磁建模及求解, 主要过程包括: 针对设计模型进行多尺度几何建模; 在宏观层面采用多层快速多极子加速矩矢相乘; 在微观层面采用多层笛卡尔展开加速求解。结合W波段的FLAPS初步模型, 利用传统多层快速多极子技术(MLFMA)进行了精度验证, 对于混合方法在仿真中的适用性、模型等效处理程度的影响以及计算成本等进行了分析。结果表明, 该方法在内存及计算时间方面显著地提高了效率, 论文还对后续改进方向进行了讨论。

针对口径天线及其近区任意厚均匀介质体的复杂系统，应用表面积分方程（SIE）方法结合模式匹配方法（MM）建立了模式激励的新型一体化电磁模型。在馈电端口采取模式匹配方法模拟了波导中的激励情况，将金属壁处理为理想导电体，并在金属壁上利用边界条件建立电场积分方程（EFIE）；利用零场等效原理在介质体内外表面分别建立电场积分方程和磁场积分方程（MFIE），并组合内外表面建立的电场积分方程和磁场积分方程为PMCHW方程；最后使用矩量法对所建立的EFIE-PMCHW-MM组合方程进行求解。文中结合喇叭天线设计了两个典型算例，所提混合方法EFIE-PMCHW-MM给出的数值结果与商用软件FEKO高度一致，且在求解口径天线与近区厚介质体耦合问题时由于未知量显著减少，大幅度提高了仿真效率，降低了计算机资源消耗。

针对具有电大尺寸、厚介质罩且馈源采用特定模式激励的高功率微波(HMP)传输及辐射结构研究了一种新型的电磁建模技术。将模式匹配方法与积分方程方法进行混合，构建了电磁模型的方程组，采用多层快速多极子技术、预条件器等进行求解加速，最终形成了可对电大尺寸HPM传输、辐射系统进行高效全波电磁仿真的技术。以电大变张角喇叭馈源、功率合成天线、波束波导及波束波导天线作为实例，构建了几何及电磁模型，并进行了包括远区方向图、近区功率密度分布在内的数值模拟，对该技术的正确性和通用性进行了验证。结果表明，该技术边界拟合准确,内存消耗低,且对馈电模式能予以准确反映，适用于HPM传输发射的高效高精度模拟。

针对波束波导系统结构和馈电特性，应用体面积分方程建立了任意结构波束波导中电磁波的激励、传输和辐射问题所对应的物理模型。在激励端，采用模式展开方法描述输入口面场分布，并利用模式匹配方法精确模拟波束波导馈电端的匹配状况。通过对波束波导内部的实际结构的精确拟合，基于积分方程建立了激励-传输-辐射的电磁模型，并以高效数值解法给出了波束波导内部任意场点的电场强度分布和波束波导的辐射场解。数值实例证明，积分方程方法可对电大尺寸任意结构波束波导的激励-传输-辐射问题给出稳定的、高精度的数值解。