Σκέδαση ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων από επιφάνειες, ορθογωνικές δομές και σύνθετες κυλινδρικές διατάξεις, με τηλεπικοινωνιακές εφαρμογές
Authors: Λιοδάκης Γεώργιος 
Published: February 2023

Η παρούσα διατριβή ασχολείται με την μελέτη προβλημάτων σκέδασης ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων από επιφάνειες, ορθογωνικές δομές και σύνθετες κυλινδρικές διατάξεις. Μέσω της κατά περίπτωση κατάλληλης μοντελοποίησης, δίδονται ημιαναλυτικές λύσεις για το σκεδαζόμενο πεδίο επίπεδων ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων και εξάγονται διαγράμματα ακτινοβολίας που αφορούν διάφορες τηλεπικοινωνιακές εφαρμογές.Ειδικότερα, στο Κεφάλαιο 1, γίνεται μία γενική οριοθέτηση των προβλημάτων ηλεκτρομαγνητικής σκέδασης σε αντικείμενα με κανονική ή μη δομή, σε συνδυασμό με τα προβλήματα σκέδασης που εξετάστηκαν στην παρούσα διατριβή. Παρουσιάζονται, επίσης, τα κύρια βήματα της όλης διαδικασίας ανάλυσης και επίλυσης αυτών των προβλημάτων σκέδασης, καθώς και η σημαντικότητα των αποτελεσμάτων σε πρακτικό επίπεδο για την αντιμετώπιση θεμάτων ακτινοβολίας και ραδιομετάδοσης. Στο Κεφάλαιο 2 εισάγεται το μαθηματικό πλαίσιο επίλυσης προβλημάτων σκέδασης και γίνεται μία ανασκόπηση των υποθέσεων που έχουν υιοθετηθεί και των μεθόδων που έχουν ακολουθηθεί στην βιβλιογραφία για την επίλυση συγκεκριμένων προβλημάτων σκέδασης. Παρουσιάζονται, επίσης, από υπολογιστικής πλευράς οι ποικίλες βασικές προσεγγίσεις αντιμετώπισης των προβλημάτων σκέδασης με τους συναφείς σχετικούς περιορισμούς, μειονεκτήματα και πλεονεκτήματα. Γίνεται, επιπλέον, μία επισκόπηση των τεχνολογικών περιοχών εφαρμογής της σκέδασης ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων, με ιδιαίτερη έμφαση στο θέμα της ρεαλιστικής μοντελοποίησης φαινομένων σκέδασης για την πραγμάτωση ενός έξυπνου περιβάλλοντος ραδιοεπικοινωνίας.Στο Κεφάλαιο 3 παρουσιάζεται η επίλυση του ευθέως προβλήματος σκέδασης ενός επίπεδου ηλεκτρομαγνητικού κύματος με τυχαία πόλωση και τυχαία γωνία πρόσπτωσης που σκεδάζεται από μία σύνθετη κυλινδρική δομή. Η δομή αυτή αποτελείται από ένθετες παράλληλες στρωματοποιημένες διηλεκτρικές και με απώλειες κυλινδρικές ράβδους κυκλικής διατομής, και η οποία περιβάλλεται από έναν χωρίς όρια διηλεκτρικό χώρο. Μέσω της προκύπτουσας ημιαναλυτικής λύσης είναι δυνατή η λήψη σχετικών διαγραμμάτων ακτινοβολίας στο μακρινό πεδίο και της συνολικής διατομής σκέδασης της σύνθετης κυλινδρικής δομής για διάφορες τιμές γεωμετρικών και ηλεκτρικών παραμέτρων αυτής. Στο Κεφάλαιο 4, μελετάται θεωρητικά και εξετάζεται από πρακτικής πλευράς η επίδραση της σκέδασης κτιρίων που βρίσκονται στο εγγύς πεδίο ακτινοβολίας δύο τύπων κεραιών ευρυεκπομπής (μονόπολο και γραμμική στοιχειοκεραία δύο στοιχείων) στα σχετικά διαγράμματα ακτινοβολίας των υπόψη κεραιών στο μακρινό πεδίο. Πριν την επίλυση και αυτού του ευθέως προβλήματος σκέδασης, προηγήθηκε η κατάλληλη μοντελοποίηση των κεραιών ευρυεκπομπής, της ηλεκτρομαγνητικής διάδοσης, και των κτιρίων όπου υιοθετήθηκε το αναφερόμενο ως wire- grid μοντέλο. Τέλος, στον Επίλογο, και στην βάση τόσο των προσεγγίσεων και των αποτελεσμάτων της παρούσας διατριβής, αλλά και της χρήσης επιπρόσθετων μαθηματικών εργαλείων και τεχνικών, αναφέρονται συγκεκριμένες κατευθύνσεις για περαιτέρω έρευνα των φαινομένων σκέδασης σε νέα ανοικτά προβλήματα που αφορούν τον τομέα των τηλεπικοινωνιών.