Lähteettömän reunaehdon kappaleen sähkömagneettisen sironnan laskeminen integraaliyhtälömenetelmällä

 |  Login

Show simple item record

dc.contributor Aalto-yliopisto fi
dc.contributor Aalto University en
dc.contributor.advisor Ylä-Oijala, Pasi
dc.contributor.author Markkanen, Henri Johannes
dc.date.accessioned 2012-03-06T13:50:19Z
dc.date.available 2012-03-06T13:50:19Z
dc.date.issued 2009
dc.identifier.uri https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/3106
dc.description.abstract Tämän diplomityön tarkoituksena oli tutkia sähkömagneettisen säteilyn sirontaa kappaleista, jotka toteuttavat lähteettömän reunaehdon. Lähteettömän reunaehdon mukaan kappaleen pinnalle indusoituneet ekvivalentit sähköiset ja magneettiset pintavirtatiheydet ovat lähteettömiä. Lähteetön reunaehto tunnetaan myös nimellä DB-reunaehto, koska ekvivalenttien pintavirtatiheyksien lähteettömyydestä seuraa se, että pinnan normaalinsuuntaiset sähkö- ja magneettivuontiheyskomponentit (D,B) häviävät pinnalla. DB-reuna voidaan toteuttaa anisotrooppisen väliaineen avulla, missä pinnan normaalinsuuntaiset väliaineparametrit permittiivisyys ja permeabiilisuus lähestyvät nollaa. Sirontatehtävä ratkaistiin numeerisesti pintaintegraaliyhtälömenetelmällä, joka tunnetaan myös nimellä BEM (Boundary element method). Integraaliyhtälömenetelm ässä Maxwellin yhtälöiden reuna-arvo-ongelma formuloidaan integraaliyhtäl öiksi, missä tuntemattomia ovat ekvivalentit pintavirtatiheydet. Integraaliyhtälöt diskretoidaan ja muutetaan lineaariseksi yhtälöryhmäksi momenttimenetelmällä. Lineaarinen yhtälöryhmä voidaan ratkaista Gaussin eliminaatiolla ja ratkaisusta voidaan laskea sironneet kentät. Sirontapoikkipinta laskettiin erilaisille DB- ja ideaalijohtaville eli PEC-kappaleille. Mielenkiintoisin tulos oli, että symmetrisillä DB-kappaleilla ei ole takaisinsirontaa. DB-kuutiolle ja pallolle laskettiin sirontatehokkuus taajuuden funktiona ja tuloksia verrattiin PEC-kuution ja pallon sirontatehokkuuksiin. Tuloksista huomattiin, että PEC-kappale verrattuna DB-kappaleeseen on voimakkaampi sirottaja matalilla taajuuksilla. Työssä näytettiin myös, että dynamiikan pintaintegraaliyhtälömenetelmällä on mahdollista laskea staattinen polarisoituvuus DB-kappaleille ilman perinteisiä matalan taajuuden ongelmia. fi
dc.description.abstract The purpose of this Master's thesis was to examine electromagnetic scattering from objects which satisfy a divergenceless boundary condition, also known as a DB boundary condition. The DB boundary condition requires that the normal components of electric and magnetic flux densities vanish on the surface. It is also equivalent to that the divegences of equivalent electric and magnetic surface current densities are zero. The DB boundary is interesting because it can provide some new microwave engineering applications. A realization of the DB boundary is a challenge for metamaterial research. The realization can be possible with a uniaxial anisotropic medium where the axial permittivity and permeability parameters go to zero. Scattered electric and magnetic fields were computed by using a surface integral equation method, also known as a boundary element method. In the surface integral equation method, boundary value problems for Maxwell's equations are formulated as integral equations where the unknowns are the equivalent electric and magnetic surface current densities. These integral equations are discretized and converted to the system of linear equations by method of moments. The system of linear equations can be solved by using Gaussian elimination and the scattered electric and magnetic fields can be calculated from the equivalent surface current densities. The scattering cross sections were computed for DB and PEC objects. The most interesting result was that there is no backscattering from symmetric DB objects. The scattering efficiency of the DB cube and sphere were computed as functions of frequency and the results were compared with PEC cube and sphere. Also the static polarizability, was calculated. It turned out that the integral equation formulation for the DB boundary does not suffer from the low frequency breakdown. en
dc.format.extent 8 + 98
dc.format.mimetype application/pdf
dc.language.iso fi en
dc.publisher Helsinki University of Technology en
dc.publisher Teknillinen korkeakoulu fi
dc.title Lähteettömän reunaehdon kappaleen sähkömagneettisen sironnan laskeminen integraaliyhtälömenetelmällä fi
dc.title Computation of electromagnetic scattering from divergenceless boundary objects using integral equation method en
dc.type G2 Pro gradu, diplomityö fi
dc.contributor.school Elektroniikan, tietoliikenteen ja automaation tiedekunta fi
dc.subject.keyword DB-boundary en
dc.subject.keyword integral equation method en
dc.subject.keyword Method of Moments en
dc.subject.keyword electromagnetic scattering en
dc.subject.keyword polarizability en
dc.subject.keyword DB-reunaehto fi
dc.subject.keyword lähteetön reunaehto fi
dc.subject.keyword integraaliyhtälömenetelmä fi
dc.subject.keyword momenttimenetelmä fi
dc.subject.keyword sähkömagneettinen sironta fi
dc.subject.keyword polarisoituvuus fi
dc.identifier.urn URN:NBN:fi:aalto-201203071337
dc.type.dcmitype text en
dc.programme.major Radiotekniikka fi
dc.programme.mcode S-26
dc.type.ontasot Diplomityö fi
dc.type.ontasot Master's thesis en
dc.contributor.supervisor Sihvola, Ari
dc.location P1 fi


Files in this item

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record

Search archive


Advanced Search

article-iconSubmit a publication

Browse

My Account