수직 파수 평균값 기반 TBC 적용 FEM-PE 해석 연구 (FEM-PE Analysis with Transparent Boundary Condition based on the Averaged Vertical Wave Number)

서지정보

· 발행기관 : 대한전자공학회
· 수록지 정보 : 전자공학회논문지 / 62권 / 1호 / 13 ~ 21페이지
· 저자명 : 안성진, 김종영, 권경일, 조용희, 정용식

초록

본 논문에서는 복잡한 지형지물과 굴절률을 갖는 대규모 영역의 전파전파 분석을 위하여 Transparent Boundary Condition(TBC)과 Finite Element Method(FEM)를 이용한 Parabolic Equation(PE) 해석법을 제안한다. 기존 PE 해석법에서는 상단부 경계처리를 위하여 관심 해석영역 외 추가 영역확장과 해당 영역에 Hamming window 등이 요구되었다. 본 논문에서는 이러한 해석영역의 추가 확장이 필요 없는 one-way 파동방정식 기반의 TBC 알고리즘을 제안한다. 제안된 경계조건 처리기법은 관심 영역의 상단 경계 부근의 절점에서 직전 range step의 전자기장 값을 추출하고, 추출된 전자기장의 세기 간의 관계로 수직 파수를 추정하여 해당 range에서 TBC를 적용하여 비물리적 반사파를 억제하였다. 라디오존데로 측정한 실측 굴절률의 대기 환경에서 기존의 전파 전파 해석 기법과의 비교를 통해 제안한 방법이 기존 방법대비 연산 효율의 관점에서도 우수함을 확인하였다.

영어초록

This paper analyzes radio wave propagation in large-scale domain with complex terrain features and refractive indices, and proposes a Transparent Boundary Condition(TBC)-based Finite Element Method Parabolic Equation to handle boundary conditions in a novel way. The proposed boundary condition handling technique extracts the electromagnetic field strength at nodes near the upper boundary of the region of interest, and processes TBC by estimating the vertical wave number based on the relationship between the extracted field strengths, effectively eliminating reflected waves. Additionally, the refractive index was modeled using real measurement data obtained from domestic radiosonde observations, and a comparison with existing propagation analysis methods in the modeled atmospheric environment demonstrated that the proposed method outperforms traditional methods in terms of computational efficiency.

참고자료

· 없음