Zaman bölgesinde sonlu farklar yöntemi ile radar kesit alanı kestirimi.
Radar cross section prediction with finite difference time domain method
- Tez No: 387662
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. NURSEL AKÇAM
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Savunma ve Savunma Teknolojileri, Electrical and Electronics Engineering, Defense and Defense Technologies
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2012
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 219
Özet
Radar Kesit Alanı (RKA), hedeflerin üzerine gelen elektromanyetik enerjiyi radar alıcısı yönünde yansıtma kabiliyetlerinin bir ölçüsüdür. Bu çalışmada iki boyutlu kare silindir, dairesel silindir ve eşkenar üçgen gibi basit şekillerin ve karmaşık yapıya sahip bir uçak modelinin bistatik RKA hesaplamaları Zamanda Sonlu Farklar (FDTD) yöntemi kullanılarak Matlab 7.8 simülasyon ortamında gerçekleştirilmiştir. Simülasyonlarda doğru ve kararlı sonuçlar elde edilebilmesi için, sayısal dağılma ve Courant kararlılık koşulları dikkate alınarak parametre seçimi yapılmıştır. FDTD problem uzayı literatürde tanıtılan en esnek ve etkili yutucu sınır koşullarından biri olan Tek Eksenli Mükemmel İletken Tabaka (UPML) ile sonlandırılmıştır. TE _z ve TM _z durumları için yansıma hatasının yaklaşık olarak -75 dB seviyesinde olduğu gösterilmiştir. Ayrıca bu çalışmada FDTD yöntemine uzak bölge kaynaklarının etkili bir şekilde katılmasını sağlayan yöntemlerden birisi olan TF/SF formülasyonu detaylı bir şekilde anlatılmıştır. Toplam Alan/ Saçılan Alan (TF/SF) formülasyonunun uygulanabilmesi için gerekli olan gelen dalgalar IFA yöntemi kullanılarak elde edilmiştir. Gelen Alan Dizisi (IFA) yönteminin performansının iyileştirilmesi için uyumlandırılmış Sayısal Dağılma Yöntemi (MND) 2D-FDTD ızgarasına uygulanmıştır. Böylece, geniş band darbe uyarımları için TF/SF dalga kaynağına uygulanan MND yöntemi ile saçılan alan bölgesine olan alan kaçakları yaklaşık 200 dB azaltılmıştır. Daha sonra, IFA yönteminde kullanılan lineer interpolasyon yerine yüksek dereceli kübik eğrisel interpolasyon kullanılarak kaçak alanın yaklaşık 70 dB azaltılabileceği gösterilmiştir. RKA kestiriminde saçıcıdan uzak alanda ışıma veya saçılma alanlarını bulmak gerekir. Bu çalışmada TF/SF formülasyonu ile elde edilen yakın alan FDTD verisinden Yakın Alan/ Uzak Alan (NF/FF) dönüşüm tekniği kullanılarak uzak alan elektromanyetik alanlar hesaplanmıştır. Saçılma mekanizmalarının kullanılan frekansa, hedefin geometrisine ve elektriksel özelliklerine bağlı olarak etkinliğini incelemek için öncelikle kare silindir, dairesel silindir ve eşkenar üçgen gibi basit yapılar çalışılmıştır. 2D-FDTD simülasyonu ile RKA hesaplamalarının Rayleigh, Rezonans ve Optik bölgelerde yapılabileceği gösterilmiştir. Son olarak elips ve üçgen gibi basit yapılarla oluşturulan bir uçak modelinin RKA davranışları farklı yönlerde aydınlatmalar ve farklı frekanslar için incelenmiştir.
Özet (Çeviri)
Radar Cross Section (RCS) is the measure of target s ability to reflect radar signals in the direction of the radar receiver. In this study, the bi-static Radar Cross Section simulations of simple shapes such as a two dimensional square cylinder, a circular cylinder, an equilateral triangle and a complex aircraft model was carried out by using Finite Difference Time Domain (FDTD) method and Matlab 7.8 as the simulation environment. In order to obtain accurate and stable results in simulations, parameter selection is made by taking the numerical dispersion and the Courant stability conditions into account. FDTD problem space is terminated by Uniaxial Perfectly Matched Layer (UPML) which is one of the most flexible and effective absorbing boundary conditions described in the literature. For ? TE ? _z and ? TM ? _z cases, the reflection error is shown to be approximately at the level of -75 dB. Moreover in this study, the TF/SF formulation, one of the methods which effectively provide the contribution of the far field sources into FDTD method, is described in detail. The incident fields necessary for the implementation of Total Field/Scattered Field (TF/SF) formulation were obtained by using IFA method. For improving the performance of Incident Field Array (IFA) method, Matched Numerical Dispersion (MND) method was applied to two dimensional FDTD grid. Thus, by applying MND method to TF/SF wave source the field leakege into the scattered filed region is reduced by 200 dB for wide-band pulse excitations. Then it is shown that, by using a higher order cubic spline interpolation instead of linear interpolation in IFA method, the field leakage can be reduced about 70 dB. In RCS estimations, the far field radiations or scattered fields from the scatterers need to be found. In this study, the far filed electromagnetic fileds were calculated by using Near Field/Far Field (NF/FF) transformation technique from the near field FDTD data obtained by TF/SF formulation. In order to evaluate the effectiveness of scattering mechanisms depending on the frequency used, the target geometry and the electrical properties, first of all simple shapes such as a square cylinder, a circular cylinder and an equilateral triangle were studied. It is shown that, the RCS calculations can be done in Rayleigh, Resonance and Optical regions by the 2D-FDTD simulation. Finally, the RCS behaviour of an aircraft model composed of simple shapes as ellipse and triangle are investigated for different illuminations and different frequencies.
Benzer Tezler
- Sonlu farklar yöntemi ile çok yüksek frekanslı elektormanyetik dalga alanı hesabı
Very high frequency electromagnetic wavefield computation with finite difference method
ARZU KOÇASLAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2008
Jeofizik MühendisliğiAnkara ÜniversitesiJeofizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. SELMA KADIOĞLU
- Yüksek frekans (HF) deniz radarının zaman uzayı sonlu farklar yöntemi ile modellenmesi
Modeling of high frequency (HF) naval radar by the finite difference time domain method
HALİL ALPTUĞ DALGIÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiGebze Yüksek Teknoloji EnstitüsüElektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SERKAN AKSOY
- FDTD ve MOM sayısal yöntemleriyle radar saçılma yüzeyi modelleme ve azaltma teknikleri
Radar cross section modelling with FDTD and moment numerical methods and reduction techniques
BEKİR ÇİBER
- Yere nüfuz eden radar (YNR) görüntülerinin elde edilmesinde zaman bölgesinde sonlu farklar metodunun kullanılması
Using finite difference time domain method in imaging by ground penetrating radar
ALP ALPER
Yüksek Lisans
Türkçe
2011
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiGazi ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. NURSEL AKÇAM
- Yer radarı yöntemi ile gelişmiş üç boyutlu DNAPL modelleme
Advanced three-dimensional DNAPL modeling with ground penetrating radar
KEREM ÖZKAP
Doktora
Türkçe
2019
Jeofizik MühendisliğiKocaeli ÜniversitesiJeofizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ERTAN PEKŞEN