Zaman uzayında sonlu farklar yöntemi ile frekans bağımlı dielektrik yüklü kavite ve yüzey dalgası için radar kesit alanı analizleri

Abstract

Zaman Uzayında Sonlu Farklar (ZUSF) yöntemi, Maxwell denklemlerinin konumda ve zamanda ayrıklaştırılarak özyineli çözümüne dayanan nümerik bir zaman uzayı yöntemidir. Bu tezde ZUSF kullanılarak iki farklı konu incelenmiştir.Tezin birinci konusu, ZUSF kullanılarak Frekans Bağımlı (FB) dielektrikle dolu bir kavitede oluşan rezonans modlarının incelenmesidir. Bunun için FB malzemelere ait ZUSF güncelleme denklemleri elde edilmiş ve kavite modeliyle birleştirilerek çözülmüştür. FB malzemelerin rezonans frekansı ve alan dağılımlarına etkisi incelenmiş ve örnek sonuçlar gösterilmiştir.Tezin ikinci konusu, ZUSF kullanılarak elektromanyetik yüzey dalgası (YD) ile aydınlatılan deniz üzerindeki cisimlerin Radar Kesit Alanı (RKA) hesabıdır. Yüzey dalgası, yansımanın sıfır olduğu düzlemsel dalga kırılmasıdır ve deniz-hava arayüzüne tutunarak yayılır. Bu çalışmada deniz üzerindeki cisimlerin sadece YD ile etkileşimi ZUSF ile modellenmiş ve yüzey dalgasına özel uzak alan dönüşümleri çıkartılmıştır. Yayılım çarpanı düzlemsel dalgadan farklı olduğundan YD için yeni bir RKA yorumu yapılmış ve uygulama sonuçları verilmiştir.

Finite Difference Time Domain (FDTD) method based on iteratively solving the Maxwell equations discretized in time and space is a numerical time domain method. In this thesis, two subjects are investigated by using FDTD.The first subject is the investigation of the resonant modes of a cavity filled with a dispersive dielectric by using FDTD. For this aim, FDTD update equations of the dispersive materials are derived and then solved within the cavity model. The effects of dispersive materials to the field distributions and the resonant modes of the cavity are investigated and the numerical examples are given.The second subject is the prediction of the Radar Cross Section (RCS) of the objects illuminated by an electromagnetic surface wave over the sea surface by using FDTD. Surface wave is a refraction of a plane wave without any reflections and propagates along the interface between the sea and the air by tightly bounding to the surface. In this work, interaction of an object over the sea only with surface wave is simulated by FDTD and the far field transformations belong to the surface wave are derived. Since the propagation factor of the surface wave is different from the plane waves?, a new RCS definition for the surface wave is given and application results are shown.