Publicação
Propagador baseado em janela deslizante com formulação FDTD incondicionalmente estável de alta ordem
| Resumo: | O presente trabalho trata da análise do problema da propagação de ondas eletromagnéticas nas faixas de 300 kHz a 30 GHz motivado pela necessidade de predição radioelétrica mais rigorosa para o planejamento de redes sem fio. Propõe-se um algoritmo baseado em diferenças finitas do domínio do tempo (FDTD) e no conceito de janela deslizante para o desenvolvimento de um propagador FDTD eficiente e com aplicação banda larga. A formulação aqui introduzida se baseia em três técnicas para a solução do problema: formulação de camadas absorventes perfeitamente casadas independentes do material (MI-PML), algoritmo incondicionalmente estável (US) e o cálculo das derivadas espacias com precisão de quarta ordem na expansão da série de Taylor (High Order HO-FDTD). Assim, é possível utilizar a mesma formulação independente da configuração no domínio, exceder o limite de estabilidade de Courant e trabalhar com valores de passo de tempo maiores, e minimizar a dispersão em grandes distâncias. A implementação computacional do propagador foi construída sobre o software SPRad (Sistema de Predição de Cobertura Radioelétrica), inicialmente desenvolvido pelo autor em seu trabalho de Mestrado. O sistema é uma plataforma para análise da propagação radioelétrica onde diversos métodos podem ser utilizados e comparados numa interface gráfica integrada. A formulação proposta é validada por meio da solução de um problema canônico (espalhamento por cilindro condutor) e suas principais características são comparadas com demais formulações FDTD, incluindo outro método de algoritmo incondicionalmente estável: a técnica de direção alternada implícita (ADI). O propagador é aplicado em terrenos com perfis canônicos (colina Gaussiana e cunha) e os resultados comparados com métodos de equações integrais encontrados na literatura. A influência do índice de refração atmosférico na propagação é verificada e comparada com o método SSPE (Split Step Parabolic Equation). Finalmente, casos práticos envolvendo medições na Dinamarca são analisados. |
|---|---|
| Autores principais: | Claudio Garcia Batista |
| Assunto: | Algoritmo incondicionalmente estável de alta ordem Diferenças finitas no domínio do tempo Método janela deslizante Propagação de ondas eletromagnéticas Engenharia elétrica |
| Ano: | 2019 |
| País: | Brasil |
| Tipo de documento: | tese de doutoramento |
| Tipo de acesso: | acesso aberto |
| Instituição associada: | IBICT |
| Idioma: | português |
| Origem: | Oasisbr |
| Resumo: | O presente trabalho trata da análise do problema da propagação de ondas eletromagnéticas nas faixas de 300 kHz a 30 GHz motivado pela necessidade de predição radioelétrica mais rigorosa para o planejamento de redes sem fio. Propõe-se um algoritmo baseado em diferenças finitas do domínio do tempo (FDTD) e no conceito de janela deslizante para o desenvolvimento de um propagador FDTD eficiente e com aplicação banda larga. A formulação aqui introduzida se baseia em três técnicas para a solução do problema: formulação de camadas absorventes perfeitamente casadas independentes do material (MI-PML), algoritmo incondicionalmente estável (US) e o cálculo das derivadas espacias com precisão de quarta ordem na expansão da série de Taylor (High Order HO-FDTD). Assim, é possível utilizar a mesma formulação independente da configuração no domínio, exceder o limite de estabilidade de Courant e trabalhar com valores de passo de tempo maiores, e minimizar a dispersão em grandes distâncias. A implementação computacional do propagador foi construída sobre o software SPRad (Sistema de Predição de Cobertura Radioelétrica), inicialmente desenvolvido pelo autor em seu trabalho de Mestrado. O sistema é uma plataforma para análise da propagação radioelétrica onde diversos métodos podem ser utilizados e comparados numa interface gráfica integrada. A formulação proposta é validada por meio da solução de um problema canônico (espalhamento por cilindro condutor) e suas principais características são comparadas com demais formulações FDTD, incluindo outro método de algoritmo incondicionalmente estável: a técnica de direção alternada implícita (ADI). O propagador é aplicado em terrenos com perfis canônicos (colina Gaussiana e cunha) e os resultados comparados com métodos de equações integrais encontrados na literatura. A influência do índice de refração atmosférico na propagação é verificada e comparada com o método SSPE (Split Step Parabolic Equation). Finalmente, casos práticos envolvendo medições na Dinamarca são analisados. |
|---|
Atividades financiadas
Não foram encontrados projetos financiados.