کاهش اثر بازگشتی لایه‌های تطبیق کامل جهت بهبود دقت روش تفاضل محدود حوزه زمان در سنجش از دور محیط‌های الکترومغناطیسی نامحدود دارای سطوح ناهموار تصادفی

نویسندگان

دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل - دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر - گروه مخابرات

چکیده

شبیه‌سازی محیط‌هایی با ابعاد نامحدود جهت انتشار امواج الکترومغناطیسی، موجب استفاده بیش از حد از منابع محدود کامپیوتری می‌شود. لذا، استفاده از جاذب‌هایی با قدرت جذب بالا یکی از پرچالش‌ترین مباحث مطرح‌شده در شبیه‌سازی‌های الکترومغناطیسی انجام‌شده با روش تفاضل محدود حوزه زمان (FDTD) به‌شمار می‌آید. حضور جاذب‌های ضعیف باعث بازتاب امواج به درون محیط آزمون و درنتیجه بروز نتایجی غیرواقعی می‌شود. این مقاله به‌منظور بهبود جذب امواج الکترومغناطیسی، به معرفی یک رویکرد تازه در جاذب‌ها می‌پردازد تا استفاده همزمان محیط‌های جاذب را با یک معادله مرزی پیشنهادشده ممکن سازد. با این راهکار، اثر هادی کامل انتهای محیط‌های جاذب، کاهش یافته و فرایند جذب بهبود می‌یابد. برای بررسی این روش، از آزمون سطح ناهموار تصادفی نامحدود به‌عنوان یکی از پرکاربردترین مسائل حوزه سنجش از دور استفاده می‌شود. این آزمون شبیه‌ساز یک محیط واقعی در شرایطی آزمایشگاهی به همراه سطح ناهموار تصادفی با توزیع گاوسی و منبع نقطه‌ای است. همچنین در کلیه مراحل آزمون، خطای نسبی روش معرفی‌شده با خطای جاذب‌های سنتی مقایسه شده، و برتری و سهولت پیاده‌سازی روش ارائه‌شده، اعتبارسنجی می‌شوند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Reduction of the Perfectly Matched Layer Reflection Effects to Improve the FDTD Accuracy in Remote Sensing of Infinite Electromagnetic Media with Random Rough Surfaces

نویسندگان [English]

  • A. A. Darvish
  • B. Zakeri Gatabi
  • N. Radkani
Department of Electrical and Computer Engineering, Babol University of Technology, Babol, Iran
چکیده [English]

Simulation of unbounded media always necessitates inordinate usage of computer resources. So, using of absorbers with high absorption performance is one of the most important challenges in electromagnetic simulations of the finite difference time domain (FDTD) method. Weak absorbers can cause some reflected waves into the simulation medium and consequently non-realistic results. To improve the absorption of electromagnetic waves, this paper introduces a new approach in absorbers to provide a simultaneous use of the absorbing media with a proposed boundary equation. This approach reduces the perfect electric conductor effects at the end of the absorbing media and enhances its absorption performance. To analyze this method, we utilize a rough surface test procedure as one of the most useful problems in remote sensing. This test simulates a real media in laboratory conditions with Gaussian rough surface and point source. In addition, the relative error of the new method will be compared to the other conventional methods, and effectiveness of the proposed method will be validated.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Rough surface
  • remote sensing
  • numerical methods in electromagnetics
  • infinite media
  • numerical absorbers