Method of Moments for 2D Scattering Problems: Basic Concepts and Applications

پراکندگی امواج الکترومغناطیسی از سطوح ناهموار تصادفی در حضور پراکنده‌ها یک حوزه تحقیقاتی فعال و بین‌رشته‌ای با کاربردهای عملی بی‌شماری در زمینه‌هایی مانند اپتیک، آکوستیک، علوم زمین و سنجش از دور است.
در این کتاب، روش لحظه‌ها (MoM) برای محاسبه میدان پراکنده شده توسط پراکنده‌هایی مانند اجسام متعارف (سیلندر یا صفحه) یا یک سطح ناهموار تصادفی و همچنین توسط یک جسم در بالا یا زیر یک سطح ناهموار تصادفی استفاده می‌شود. از آنجایی که مسئله 2 بعدی در نظر گرفته می شود، معادلات انتگرال (IEs) اسکالر هستند و فقط قطبش های TE (الکتریکی عرضی) و TM (مغناطیسی عرضی) پرداخته شده است (هیچ قطبش متقاطع رخ نمی دهد). در فصل 1، MoM برای تبدیل IE ها به یک سیستم خطی اعمال می شود، در حالی که فصل 2 MoM را با محلول دقیق میدان پراکنده شده توسط یک استوانه در فضای آزاد، و با تقریب اپتیک فیزیکی (PO) برای پراکندگی مقایسه می کند. از یک بشقاب در فضای آزاد. فصل 3 نتایج عددی به‌دست‌آمده از MoM را از شدت‌های منسجم و نامنسجم پراکنده شده توسط یک سطح ناهموار تصادفی و یک جسم زیر یک سطح ناهموار تصادفی ارائه می‌کند. فصل آخر همان نتایج فصل 3 را ارائه می‌کند، اما برای یک جسم بالای یک سطح ناهموار تصادفی. در این دو فصل اخیر، جفت بین دو پراکنده نیز با معکوس کردن ماتریس امپدانس توسط بلوک ها به طور مفصل مورد مطالعه قرار گرفته است.

محتوا

1. معادلات انتگرال برای یک پراکنده منفرد: روش گشتاورها و سطوح ناهموار.
2. اعتبار سنجی روش لحظه ها برای یک پراکنده منفرد.
3. پراکندگی از دو پراکنده نورانی.
4. پراکندگی از دو پراکنده که در آن فقط یکی روشن است.
پیوست. کدهای Matlab.

درباره نویسندگان

کریستف بورلیه در آزمایشگاه IETR (Institut d'Electronique et de Télécommunications de Rennes) در Polytech Nantes (دانشگاه نانت، فرانسه) نیز کار می کند. به عنوان محقق در مرکز ملی تحقیقات علمی فرانسه (CNRS) در مورد پراکندگی امواج الکترومغناطیسی از سطوح و اجسام ناهموار برای کاربردهای سنجش از دور و امضاهای رادار. او نویسنده بیش از 160 مقاله مجله و مقاله کنفرانس است.
نیکلاس پینل در حال حاضر به عنوان مهندس پژوهش در آزمایشگاه IETR در پلی تک نانت مشغول به کار است و در شرف پیوستن به Alyotech Technologies در رن فرانسه است. علایق تحقیقاتی او در زمینه سنجش از دور رادار و نوری، پراکندگی و انتشار است. به ویژه، او روی روش‌های مجانبی پراکندگی امواج الکترومغناطیسی از سطوح و لایه‌های ناهموار تصادفی کار می‌کند.
گیلداس کوبیک مسئول آزمایشگاه "تخصص در الکترومغناطیس و محاسبات" (EMC) در DGA (Direction Générale de l') است. تسلیحات)، وزارت دفاع فرانسه، جایی که او در زمینه امضاهای راداری و پنهان کاری الکترومغناطیسی کار می کند. علایق تحقیقاتی او شامل پراکندگی الکترومغناطیسی و مدل سازی مقطع راداری است.

Electromagnetic wave scattering from randomly rough surfaces in the presence of scatterers is an active, interdisciplinary area of research with myriad practical applications in fields such as optics, acoustics, geoscience and remote sensing.
In this book, the Method of Moments (MoM) is applied to compute the field scattered by scatterers such as canonical objects (cylinder or plate) or a randomly rough surface, and also by an object above or below a random rough surface. Since the problem is considered to be 2D, the integral equations (IEs) are scalar and only the TE (transverse electric) and TM (transverse magnetic) polarizations are addressed (no cross-polarizations occur). In Chapter 1, the MoM is applied to convert the IEs into a linear system, while Chapter 2 compares the MoM with the exact solution of the field scattered by a cylinder in free space, and with the Physical Optics (PO) approximation for the scattering from a plate in free space. Chapter 3 presents numerical results, obtained from the MoM, of the coherent and incoherent intensities scattered by a random rough surface and an object below a random rough surface. The final chapter presents the same results as in Chapter 3, but for an object above a random rough surface. In these last two chapters, the coupling between the two scatterers is also studied in detail by inverting the impedance matrix by blocks.

Contents

1. Integral Equations for a Single Scatterer: Method of Moments and Rough Surfaces.
2. Validation of the Method of Moments for a Single Scatterer.
3. Scattering from Two Illuminated Scatterers.
4. Scattering from Two Scatterers Where Only One is Illuminated.
Appendix. Matlab Codes.

About the Authors

Christophe Bourlier works at the IETR (Institut d’Electronique et de Télécommunications de Rennes) laboratory at Polytech Nantes (University of Nantes, France) as well as being a Researcher at the French National Center for Scientific Research (CNRS) on electromagnetic wave scattering from rough surfaces and objects for remote sensing applications and radar signatures. He is the author of more than 160 journal articles and conference papers.
Nicolas Pinel is currently working as a Research Engineer at the IETR laboratory at Polytech Nantes and is about to join Alyotech Technologies in Rennes, France. His research interests are in the areas of radar and optical remote sensing, scattering and propagation. In particular, he works on asymptotic methods of electromagnetic wave scattering from random rough surfaces and layers.
Gildas Kubické is in charge of the “Expertise in electroMagnetism and Computation” (EMC) laboratory at the DGA (Direction Générale de l’Armement), French Ministry of Defense, where he works in the field of radar signatures and electromagnetic stealth. His research interests include electromagnetic scattering and radar cross-section modeling.