Schnelle Dipolapproximation zur Beschreibung der Streuung und Abstrahlung beliebiger Leiter und Schlitzgeometrien in Resonatoren und im Freiraum
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die Bedeutung des feldgebundenen elektromagnetischen Koppelpfades für Störgrößen nimmt mit fortschreitender Entwicklung zu immer höheren Taktraten fortwährend zu. Um den Einfluss dieser Störgrößen auf elektronische Geräte hinsichtlich ihrer Störfestigkeit und -emission korrekt bewerten zu können, ist ein tiefgreifendes Verständnis der Wechselwirkung der Felder mit leitfähigen Strukturen wie Gerätegehäusen und Leitungen notwendig. Mit der zunehmenden Komplexität und verwendeten Bandbreite wächst die Größe und der Aufwand etablierter numerischer Modelle, was sich sowohl in der Zuverlässigkeit als auch in den Kosten der Ergebnisse niederschlägt. Neue Berechnungsverfahren, die auf semianalytischen Lösungen basieren, erlauben einerseits einen tieferen Einblick in die physikalischen Wechselwirkungen, sowie andererseits eine effizientere Problembehandlung und können vor diesem Hintergrund einen entscheidenden Beitrag zum technischen und wissenschaftlichen Fortschritt leisten. Eine weitgehend analytische Beschreibung der Streuung elektromagnetischer Wellen an elektrisch großen Aperturen war daher Gegenstand dieses Projekts, denn diese erlaubt 1. eine physikalische Interpretation der beteiligten Wechselwirkungsprozesse, 2. eine gegenüber bisherigen Verfahren sehr schnelle Berechnung der gestreuten Felder und 3. das Gewinnen eines grundlegenden Verständnisses des Streuprozesses. In diesem Projekt wurde ein neues Verfahren zur Beschreibung der Streuung elektromagnetischer Wellen an geraden, dünnen Leitern und schlitzförmigen Aperturen verallgemeinert, um die Streuprozesse auch an beliebig geformten eindimensionalen Strukturen analytisch zu beschreiben. Das Gesamtproblem wurde mit Hilfe der Methode der analytischen Regularisierung in einen Anteil der Nah- und Fernwechselwirkung der Quellen und Felder zerlegt, um anschließend unter Ausnutzung der charakteristischen Eigenschaften der Anteile jeweils analytische Lösungen zu finden. Es hat sich gezeigt, dass die verschiedenen Anteile der Lösung unterschiedlichen Streuprozessen entsprechen und so zu einem tieferen Verständnis des Gesamtproblems beitragen. Das Ergebnis ist ein neuartiges Verfahren zur Beschreibung der Streuung an beliebig geformten eindimensionalen Strukturen sein, bei dem die Wechselwirkung semi-analytisch und damit sehr schnell berechnet werden können. Anhand etablierter numerischer Verfahren konnten die Ergebnisse validiert werden.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Fast Dipole Approximation of the Scattering by Thin Wires with Arbitrary Trajectory, in 2022 Kleinheubach Conference, 2022, S. 1–4
J. Petzold
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Efficient Calculation of the Radiation of Wires with Arbitrary Trajectories in Cavities. 2023 International Conference on Electromagnetics in Advanced Applications (ICEAA), 280-280. IEEE.
Petzold, J. & Vick, R.
