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Hybridisierte strahlbasierte Verfahren zur Simulation elektromagnetischer Feldprobleme

Von:

Benjamin Motz

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Gegenstand dieser Arbeit ist die Erweiterung der Anwendbarkeit des Shooting-and-Bouncing-Rays-Verfahrens (SBR) auf elektrisch große Strukturen mit lokalisierten Teilstrukturen hoher geometrischer Komplexität oder resonanten Verhaltens. Zur effizienten Lösung dieser Probleme wird die Struktur in Teilgebiete zerlegt, die mit unterschiedlichen Lösungsverfahren berechnet werden können. Für die Kopplung der Teilgebiete über elektrische und magnetische Flächenstromdichten wird eine Methode zur akkuraten Einprägung im SBR-Verfahren entwickelt, welche auf einer räumlichen Unterteilung der Flächenstromdichten sowie einer genaueren Integration der Feldlösung für den Bereich des reaktiven Nahfelds basiert. Weiterhin wird eine Methode zur effizienten Auswertung der Feldlösung auf den Austauschflächen von der PO auf das SBR-Verfahren übertragen. Die Genauigkeit der Verfahren wird durch numerische Studien verifiziert. Aufbauend auf obige Erweiterungen wird eine Formulierung zur Berechnung der Signalübertragung zwischen schwach gekoppelten Antennen in der Nähe elektrisch großer Strukturen - wie zum Beispiel Automobilen oder Flugzeugen - eingeführt. Durch Ausnutzung eines Reaktionstheorems ist die direkte und effiziente Bestimmung der Streuparameter an den Wellenleitertoren beliebiger reziproker Antennen möglich. Für stark gekoppelte Probleme wird das SBR-Verfahren in ein flexibles Rahmenwerk zur hybriden und iterativen Lösung der Maxwellschen Gleichungen eingebettet. Die Genauigkeit des Gesamtverfahrens für elektrisch extrem große Strukturen wird anhand eines Streuproblems für ein realistisches Flugzeugmodell demonstriert.