Kotelnikov Institute of Radio Engineering and Electronics of RAS Русский Sign in Submit a paper
Journal of Radio Electronics Online scientific journal · eISSN 1684-1719
2017, № 9 · ELECTRODYNAMICS

Анализ численного моделирования рассеяния радиоволн на составном цилиндре и усечённом конусе

A.A. Afonin1, V.A. Timofeev1

1 Ярославский государственный университет им. П.Г.Демидова, Russia
Full text (PDF) UDC 537.877 EDN ZRJEEF

Abstract

The paper is devoted to simulation of the electromagnetic interaction with the forest environment. The modeling results of radiowave scattering by the finite length obstacles are represented. The objects of two shapes have been examined. The first of them was composed from homogeneous coaxial cylinders. The other obstacle was the truncated cone. There models can be used for simulation of the vegetation components. The numerical results have been obtained on the basis of the method of discrete sources for microwave frequencies. The scatterer parameters corresponded to complex permittivity of trees at this band. The angular dependencies of the scattered field have been studied. The effects of angle of incidence, different ratios of the geometric dimensions of the obstacles and wavelength have been carried out. The modeling results have been considered both for the case when the cylinder length was larger of wavelength and for the case when the cylinder length was smaller of wavelength. It has been found that the behavior of the angular dependencies for the composite cylinder have been observed more complicate pattern. This is due to edge cylinders diffraction. Therefore, the simulation of the components of the forest environment by only homogeneous coaxial cylinders can lead to significant errors. The numerical calculations have been carried out by TITAN X GPU supported by NVIDIA Corporation.

  • method of discrete sources
  • truncated cone
Аннотация (на русском)

Анализ численного моделирования рассеяния радиоволн на составном цилиндре и усечённом конусе

В работе проведено сравнение и анализ результатов математического моделирования рассеяния электромагнитных волн на объектах, составленных из нескольких однородных цилиндров конечной длины и усечённых конусов, представляющих модель элементов лесного массива. Расчёты произведены на основе метода дискретных источников. Получены и проанализированы угловые зависимости рассеянного поля для различных углов падения излучения на объект, соотношений геометрических размеров частей рассеивателей и длины волны падающего излучения.

For citation

Afonin A.A., Timofeev V.A. Анализ численного моделирования рассеяния радиоволн на составном цилиндре и усечённом конусе // Journal of Radio Electronics. – 2017. – No. 9.

References

  1. Доржиев Б.Ч., Плетнев В.И., Хомяк Е.М. Погонное ослабление метровых волн, распространяющихся в лесной среде. Распространение электромагнитных волн: сб. статей. - Улан-Удэ, 1987, С.87-103.
  2. Багдасарян Е.А., Тимофеев В.А. Анализ напряженности электромагнитного поля, образованного двухлучевым механизмом распространения волны, за пологом растительного слоя. Телекоммуникации. 2006, №1, 35-39.
  3. Чухланцев А.А., Шутко А.М., Головачев С.П. Ослабление электромагнитных волн растительными покровами. Радиотехника и электроника, 2003, т.48, №11, с. 1285-1311.
  4. Ulaby F.T., Sarabandi K., McDohald K., et al. Michigan microwave canopy scattering model. / Int. J. Remote Sensing, 1990, v.11, No 7, pp. 1223-1253.
  5. Чухланцев А.А. СВЧ радиометрия растительных покровов. Дисс. на соискание ученой степени д.ф.-м.н, М. 2004.
  6. Хюлст Г. Рассеяние света малыми частицами, пер. с англ., M., 1961.
  7. Ulaby F.T., El-Rayes M.A. Microwave dielectric spectrum of vegetation - Part II: Dual dispersion model / IEEE Trans. Geosci. Remote Sensing, vol. GE-25, No. 5, pp. 550-557, Sept. 1987.
  8. Ерёмин Ю.А., Свешников А.Г. Метод дискретных источников в задачах рассеяния электромагнитных волн. Успехи современной радиоэлектроники. 2003. № 10. с. 3.
  9. Ерёмин Ю.А., Свешников А.Г. Анализ методом дискретных источников дифракции электромагнитных волн на трехмерных рассеивателях. Журнал вычислительной математики и математической физики. 1999. Т.39. № 12. С.2050-2063.
  10. Афонин А.А., Тимофеев В.А. Моделирование рассеяния радиоволн на цилиндрических объектах методом дискретных источников. Труды XX международной научно-технической конференции "Радиолокация, навигация, связь". Воронеж. 2014. Т.1. C.395-402.
  11. Афонин А.А., Тимофеев В.А. Моделирование угловых характеристик рассеяния радиоволн на составных цилиндрических объектах. Труды XXII Международной научно-технической конференции "Радиолокация, навигация, связь". Воронеж. 2016. Т.2. C.715-722.