Predição de cobertura radioelétrica em terrenos irregulares usando método de funções de base características

• Main Author: William Eustáquio da Silva
• Other Authors: Cassio Goncalves do Rego
• Format: Others
• Language: Portuguese
• Published: Universidade Federal de Minas Gerais 2011
• Online Access: http://hdl.handle.net/1843/BUOS-8ZRLCZ

=== This work deals with the propagation of electromagnetic waves in the VHF (Very High Frequencies) and UHF (Ultra High Frequencies) bands over irregular terrain. This study is concerned in development an computationally algorithm capable of providing an accurate solution in predicting the behavior of electromagnetic wave. The formulation proposed is based on the Electric Field Integral Equation (EFIE) and Magnetic Field Integral Equation (MFIE) in frequency domain. These equations are discretized by The Method of Moments (MoM) and the solutions are obtained numerically applying the Characteristic Basis Function Method (CBFM). The CBFM utilizes special functions defined on macro-domains (blocks). These functions are constructed from the use of conventional basis functions defined on sub-domains (segments). One of the advantages of the method is the possibility of taking into account the effects of back-scattering in problems where the terrain is considered electrically large. In the formulation, some approaches have been adopted to allow the implementation of the solution. The terrain is considered irregular, homogeneous and the transverse variation is disregarded. The ground losses are estimated by the Leontovich boundary condition. For the treatment of purely two-dimensional problem the transmitting source is considered as the infinite electrical line source for horizontal polarization (H-Pol) and magnetic for vertical polarization (V-Pol). To test the accuracy and efficiency of the method, three cases are analyzed using theoretical terrain profiles and three other cases using real terrain profiles (two located in Denmark and one in Turkey). In each case, simulations are performed for both H-Pol and V-Pol, varying the main parameters allowed by the method CBFM in order to find the best solution. The results obtained are presented and compared with measurements or previously published reference solution in the scientific literature. It has been observed that CBFM provides good results and can be used in the investigation of problems of electromagnetic wave propagation over rough terrain. === O presente trabalho trata da propagação de ondas eletromagnéticas nas faixas de VHF (Very High Frequencies) e UHF (Ultra High Frequencies) sobre terrenos irregulares. O principal objetivo é implementar um modelo computacional capaz de fornecer uma solução exata na predição do comportamento da onda eletromagnética. A formulação proposta é baseada no uso das equações integrais do campo elétrico (Electric Field Integral Equation - EFIE) e magnético (Magnetic Field Integral Equation - MFIE) no domínio da frequência. Estas equações são discretizadas com auxíio do Método dos Momentos (Method of Moments - MoM) e as soluções são obtidas numericamente aplicando-se um método denominado Funçoes de Base Características (Characteristic Basis Function Method - CBFM). O método CBFM utiliza funções de base especiais definidas em macro domínios (blocos). Estas funções são construídas a partir do uso de funções de base convencionais aplicadas em sub-domínios (segmentos). Uma das vantagens deste método é a possibilidade de levar em conta os efeitos do retro-espalhamento, mesmo em problemas onde o terreno seja considerado eletricamente grande. Durante o desenvolvimento da formulação, algumas aproximações são feitas para viabilizar a implementação da solução. O terreno é considerado irregular, homogêneo e invariante na direção perpendicular à direção de propagação da onda eletromagnética. As perdas no solo são aproximadas pela condição de contorno de Leontovich. Para o tratamento puramente bi-dimensional do problema, considera-se a fonte transmissora como sendo uma linha de corrente elétrica infinita para polarização horizontal (H-Pol) e magnética para polarização vertical (V-Pol). Para testar a eficiência e precisão do método, são analisados 3 casos usando perfis de terrenos teóricos e 3 casos utilizando perfis de terrenos reais (dois localizados na Dinamarca e um na Turquia). Em cada caso, são realizadas simulaçoes, tanto para H-Pol quanto para V-Pol, variando os principais parlametros permitidos pelo método CBFM afim de encontrar a melhor solução. Os resultados obtidos são apresentados e comparados com medidas ou resultados existentes na literatura científica e mostram que o método CBFM fornece bons resultados podendo ser usado na investigação de problemas de propagação de ondas eletromagnéticas sobre terrenos irregulares.