Tytuł artykułu
Autorzy
Identyfikatory
Warianty tytułu
Rozpraszanie fal elektromagnetycznych przez obiekty dielektryczne
Języki publikacji
Abstrakty
Two basic integral-equation formulations for scattering by dielectric bodies are discussed: the surface integral equation and the volume integral equation. Special attention is given to the problem of scattering by dielectrics in a multilayer environment, which is important in a variety of contemporary microwave applications. A new formulation for inhomogeneous bodies with rotational symmetry is introduced both for the case of free-space and for layered media. A new type of divergenceless basis functions is developed for this formulation, which together with the mixed-potential integral-equation technique considerably enhances the algorithm efficiency. New formulas for modal decomposition of incident plane wave fields and far-field approximations are also stated for the multilayer environment. The methods presented are validated through a great number of examples concerning scattering, radiation as well as resonance problems. Example applications of the methods are also outlined.
Celem niniejszej pracy było opracowanie wiarygodnych metod analizy rozpraszania fal elektromagnetycznych przez obiekty dielektryczne umieszczone w różnych środowiskach. Omówiono różne formy zasad równoważności przydatne w analizie ciał jednorodnych, partiami jednorodnych oraz niejednorodnych. Pokazano, że w połączeniu z ideą funkcji Greena metoda równań całkowych nadaje się do analizy wielu zagadnień elektromagnetyzmu, czego reprezentatywnymi przykładami są zagadnienia rozpraszania fal w tzw. swobodnej przestrzeni oraz w ośrodkach warstwowych. Specjalną uwagę poświęcono metodom wykorzystującym równanie skonstruowane na bazie tzw. potencjałów mieszanych. Metody numeryczne omówione w pracy wymagają zwykle znacznej mocy obliczeniowej i/lub pamięci wykorzystywanych komputerów. Dlatego też pożądana jest każda możliwa redukcja złożoności zagadnienia. Ważnym przykładem możliwości takiej redukcji są zagadnienia dotyczące brył o symetrii obrotowej. Poświęcono im w pracy szczególnie dużo uwagi. Za swe główne osiągnięcia autor uważa: o systematyczne przedstawienie różnych form zasady równoważności; o zaproponowanie nowego objętościowo-powierzchniowego równania całkowego; o ujednolicone przedstawienie zagadnień związanych z osobliwościami w równaniach całkowych; o sformułowanie nowego równania całkowego opisującego zagadnienie rozpraszania fal elektromagnetycznych przez niejednorodne bryły dielektryczne o symetrii obrotowej; o wprowadzenie nowej klasy bezdywergencyjnych funkcji bazowych przydatnych w aproksymacji indukcji elektrycznej - funkcje te umożliwiają znaczną redukcję liczby współczynników charakteryzujących problem; o sformułowanie specjalizowanych form ogólnego równania całkowego przydatnych w opisie rodzajów azymutalnych w bryłach obrotowych; o uogólnienie omówionych wyżej aspektów dla przypadku środowisk warstwowych; o wyprowadzenie formuł opisujących rozkład płaskiej fali padającej na rodzaje azymutalne w środowisku warstwowym; o wyprowadzenie wzorów definiujących tzw. pole dalekie dla poszczególnych rodzajów azymutalnych w środowisku warstwowym. Wszystkie nowe wzory zaprezentowane w monografii zostały starannie zweryfikowane. Autor opracował własne programy komputerowe, a uzyskane wyniki porównał z danymi pomiarowymi i obliczeniowymi dostępnymi w literaturze, a także z wynikami otrzymanymi z użyciem oprogramowania komercyjnego. Oprócz problemów kanonicznych, przydatnych do weryfikacji metod obliczeniowych, podano też wyniki o znaczeniu praktycznym. Przedstawione metody umożliwiają szczególnie łatwą identyfikację zjawisk rezonansowych w bryłach dielektrycznych o symetrii obrotowej. Wykorzystanie tej właściwości pozwoliło zaproponować nowe typy rezonatorów dielektrycznych o zwiększonej częstotliwościowej separacji rodzajów. Po raz pierwszy zaprezentowano także wyniki obliczeń przekrojów radarowych dielektrycznych anten rezonatorowych umieszczonych na uziemionym podłożu dielektrycznym. Należy zauważyć, że choć zaprezentowane przykłady dotyczą głównie anten dielektrycznych, to opracowane metody są w pełni ogólne. Można je zastosować w wielu innych dziedzinach, jak np. propagacja fal radiowych przez kolumny deszczowe, interakcje pola elektromagnetycznego z ciałem człowieka, wykrywanie obiektów znajdujących się pod powierzchnią ziemi i prawdopodobnie w wielu innych. Według autora dalsze badania w tej dziedzinie powinny dotyczyć: o opracowania efektywnych algorytmów obliczania całek Sommerfelda dla różnych konfiguracji środowiska i umieszczenia w nim analizowanych obiektów; o rozwinięcia koncepcji równań objętościowo-powierzchniowych; o rozwinięcia koncepcji hybrydowych, łączących metodę równań całkowych z metodami siatkowymi; o opracowania algorytmów pozwalających efektywnie analizować obiekty, których fragmenty są bryłami o symetrii obrotowej; o uogólnienia dla przypadku ośrodków warstwowych technik dotyczących brył o innych rodzajach symetrii, np. tzw. dyskretnych brył obrotowych; o przystosowania omówionych technik do innych niż zaprezentowane zastosowań; o zastosowania algorytmów obliczeniowych do innych środowisk przez wykorzystanie odpowiednich funkcji Greena.
Rocznik
Tom
Strony
212--212
Opis fizyczny
Bibliogr. 226 poz.
Twórcy
autor
- Institute of Telecommunications and Acoustics, Wrocław University of Technology, Wybrzeże Wyspiańskiego 27, 50-370 Wrocław
Bibliografia
Typ dokumentu
Bibliografia
Identyfikator YADDA
bwmeta1.element.baztech-article-BPW1-0019-0040
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.