Ασυμπτωτικές Μέθοδοι & Τεχνικές Υψηλών Συχνοτήτων Για Τον Υπολογισμό Η/μ Σκέδασης Με Χρήση Τροποποιημένης Μεθόδου Στάσιμης Φάσης

Abstract

Αντικείμενο της διατριβής αποτελεί η μελέτη και πλήρης περιγραφή πρωτότυπων μεθόδων υψηλών συχνοτήτων για τον αναλυτικό υπολογισμό του σκεδαζόμενου Η/Μ πεδίου από έναν σκεδαστή πεπερασμένων διαστάσεων. Αρχικά ορίστηκε πλήρως και υλοποιήθηκε μία τροποποιημένη ασυμπτωτική τεχνική, με την βοήθεια της θεωρίας Φυσικής Οπτικής (Physical Optics - PO) και την θεώρηση πρόσπτωσης επίπεδου κύματος από την πηγή διέγερσης (Plane Wave - PW) στον μεταλλικό σκεδαστή (Perfect Electric Conductor - PEC), βασισμένη εξ’ ολοκλήρου στη μέθοδο Στάσιμης Φάσης (Stationary Phase Method - SPM). Τα πολύ ενθαρρυντικά αποτελέσματα της SPM για τον συγκεκριμένο αναλυτικό ηλεκτρομαγνητικό υπολογισμό έδωσαν το έναυσμα για την ενσωμάτωση προσεγγίσεων ανώτερης τάξης με συναρτήσεις (Fresnel - F) και τον ορισμό μίας δεύτερης πρωτότυπης ηλεκτρομαγνητικής μεθόδου, ξεκινώντας ξανά από υποθέσεις PO και PW σε PEC, τεχνική η οποία ονομάζεται SPM-F. Η σύγκριση των δύο πρωτότυπων μεθόδων της παρούσας διατριβής με αντίστοιχες άλλων αριθμητικών τεχνικών όπως για παράδειγμα την αριθμητική ολοκλήρωση ή με μεθοδολογίες που βασίζονται στην ακριβή λύση της μεθόδου ροπών - MoM, δίνει πολύ καλά αποτελέσματα σε σχετικά πάρα πολύ μικρούς χρόνους εκτέλεσης. Η χρησιμότητα των δύο πρωτότυπων μεθόδων της διατριβής έγκειται στην εύκολη ενσωμάτωση τους σε πρόγραμμα προσομοίωσης ραδιοκάλυψης για τυπικά μικροκυψελωτά περιβάλλοντα εξωτερικών χώρων. Τα αντίστοιχα οφέλη ως προς τον χρόνο εκτέλεσης και την υπολογιστική ακρίβεια των τελικώς παραγόμενων αποτελεσμάτων είναι πολλαπλά. Η καινοτομία της διατριβής αφορά τον πλήρη ορισμό των δύο πρωτότυπων ασυμπτωτικών μεθόδων υψηλών συχνοτήτων για τον υπολογισμό Η/Μ σκέδασης και την ενσωμάτωση τους με αντίστοιχη υπολογιστική εφαρμογή που αναπτύχθηκε στο περιβάλλον MATLAB στο πρόγραμμα ραδιοκάλυψης MicroRaCoP.