Resolution of scattering and radiation problems in planar stratified media via the method of integral equations

see the original item page
in the repository's web site and access all digital files if the item*

PhD thesis (EN)

2008 (EN)
Επίλυση προβλημάτων σκέδασης και ακτινοβολίας σε επίπεδα στρωματοποιημένα μέσα με τη μέθοδο των ολοκληρωτικών εξισώσεων
Resolution of scattering and radiation problems in planar stratified media via the method of integral equations

Πολυμερίδης, Αθανάσιος Γ.

The scope of this doctoral thesis is the resolution of scattering and radiation problems by arbitrary two-dimensional metallizations embedded in a dielectric planar stratified medium. The approach most commonly used to model and analyze the aforementioned structures is the Integral Equation(IE) technique arithmetically solved via the Method of Moments(MoM). Applying IE-MoM with subsectional basis functions to electromagnetically large structures is demanding in terms of both computer memory allocation and time needed to solve the problem. The fast computation of the Green's functions(dedicated to the specific planar multilayered geometries) is of paramount importance, since it reduces dramatically the computational burden. The main body of the thesis is devoted to the design of three novel algorithms for the fast and accurate approximation of the mixed potential Green's functions. These algorithms exhibit very positive characteristics, outperforming other algorithms that have been proposed thus far. In addition, the problem of the numerical evaluation of the weakly singular four-dimensional integrals that arise in the Galerkin discretization of the MoM is addresed by the proposal of a highly efficient new method. The positive characteristics of the proposed algorithm are revealed by means of comparison with the most well-known algorithms that have been proposed in the literature. Finally, all the new techniques are embodied in the IE-MoM, which is successfully applied to some benchmark problems of scatteing and radiation in planar stratified media
Το ενδιαφέρον της παρούσας διδακτορικής διατριβής επικεντρώθηκε στην επίλυση προβλημάτων σκέδασης και ακτινοβολίας από διδιάστατους μεταλλικούς σκεδαστές, οι οποίοι βρίσκονται μέσα σε επίπεδα στρωματοποιημένα διηλεκτρικά μέσα. Η μοντελοποίηση και ανάλυση των παραπάνω διατάξεων γίνεται, συνήθως, με τη βοήθεια των ολοκληρωτικών εξισώσεων(ΙΕ) και την περαιτέρω αριθμητική επίλυση τους με τη μέθοδο των ροπών(ΜοΜ). Η εφαρμογή των εν λόγω μεθόδων σε μεγάλες ηλεκτρονικές διατάξεις είναι ιδαίτερα απαιτητική σε όρους υπολογιστικής μνήμης και επεξεργαστικής ισχύος. Ο ταχύς υπολογισμός των εμπλεκόμενων συναρτήσεων Green αποτελεί το θεμέλιο λίθο στην προσπάθεια ελάττωσης του υπολογιστικού φόρτου. Το κύριο μέρος, συνεπώς, της διατριβής αφιερώνεται στο σχεδιασμό τριών νέων αλγορίθμων για το ταχύ και ακριβή υπολογισμό των συναρτήσεων Gree μικτών δυναμικών. Οι παραπάνω αλγόριθμοι παρουσιάζουν μια σειρά πλεονεκτημάτων σε σχέση με τις μεθόδους που έχουν προταθεί μέχρι σήμερα. Επιπλέον, παρουσιάζεται μια νέα μέθοδος για τον υπολογισμό των ασθενώς ιδιαζόντων τετραδιάστατων ολοκληρωνάτων, τα οποία προκύπτουν κατά την αριθμητική επίλυση της ΜοΜ, σύμφωνα με τη διακριτοποίηση τύπου Galerkin. Τα ιδιαίτερα θετικά χαρακτηριστικά της προτεινόμενης μεθόδου αποκαλύπτονται μέσα από τη σύγκρισή της με τις κυρίαρχες μεθόδους της αντίστοιχης βιβλιογραφίας. Τέλος, όλες οι νέες τεχνικές ενσωματώνονται στη μέθοδο ΙΕ-ΜοΜ, η οποία εφαρμόζεται με επιτυχία σε μερικά αντιπροσωπευτικά προβλήματα σκέδασης και ακτινοβολίας σε επίπεδα στρωματοποιημένα μέσα

PhD Thesis / Διδακτορική Διατριβή

Electromagnetic waves, Scattering
Μέθοδος των ροπών
Equations, Numerical solutions
Συναρτήσεις Green επίπεδα στρωματοποιημένων μέσων
Ηλεκτρομαγνητικά κύματα, Διάδοση
Weekly singular integrals
Ασθενώς ιδιάζοντα ολοκληρώματα
RWG basis functions
Planar stratified media Green's functions
Ολοκληρωτικές εξισώσεις, Αριθμητικές λύσεις
Sommerfeld integrals
Ολοκληρώματα Sommerfeld
Συναρτήσεις βάσης RWG
Method of moments

Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης (EL)
Aristotle University of Thessaloniki (EN)



Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης, Πολυτεχνική Σχολή, Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών

This record is part of 'IKEE', the Institutional Repository of Aristotle University of Thessaloniki's Library and Information Centre found at Unless otherwise stated above, the record metadata were created by and belong to Aristotle University of Thessaloniki Library, Greece and are made available to the public under Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International license ( Unless otherwise stated in the record, the content and copyright of files and fulltext documents belong to their respective authors. Out-of-copyright content that was digitized, converted, processed, modified, etc by AUTh Library, is made available to the public under Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International license ( You are kindly requested to make a reference to AUTh Library and the URL of the record containing the resource whenever you make use of this material.

*Institutions are responsible for keeping their URLs functional (digital file, item page in repository site)