İki kırınım içeren senaryolar için kapsama alanı haritalaması
Coverage mapping for the scenarios including double diffraction
Yazar: ERAY ARIK
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ MEHMET BARIŞ TABAKCIOĞLU
Bursa Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Bu tezde, 2 boyutlu bıçak kenarlı yapılardan oluşan çeşitli senaryolar için kullanılan
ışın izleme tabanlı nümerik elektromanyetik modelleri özetlendi. Geometrik Optik
(GO) ve Düzgün Kırınım Teorisi (DKT) metodları detaylıca incelendi.
Asimptotik metotların avantaj ve dezavantajları, tam dalga metotlarla kıyasla üstün
olduğu ve zayıf olduğu noktalar ve kullanılabileceği ve kullanılamayacağı özel
durumlar açıklandı. Elektromanyetizma fenomenini açıklayan Maxwell
denklemlerinin yüksek frekans açılımı yapılarak ışın tabanlı asimptotik metotların
teorik temelleri incelendi.
İki boyutlu çizgisel segmentler kullanılarak oluşturulan çeşitli yayılım senaryolarında
ışın yollarını hesaplayabilen ışın izleme algoritması geliştirildi. Elde edilen ışın yolları
Geometrik Optik ve Düzgün Kırınım Teorisi denklemleri içerisinde kullanıldı, alıcıya
hiç bir engel ile karşılaşmadan doğrudan varan ışınlar, yansıyarak varan ışınlar ve
bunların ikili kırınıma kadar olan kombinasyonları hesaba katılarak tüm bir yayılım
ortamındaki elektromanyetik alanın hesabı yapıldı.
Elektrik alan şiddetinin engel arkasında kırınıma bağlı olarak oluşan maksimumları
bulundu ve bağlı olduğu değişkenler ortaya konuldu.
Bilgisayar ortamında geliştirilen Işın izleme, Geometrik Optik ve Düzgün Kırınım
Teorisi algoritmalarının, toplam çözüm süresine olan etkileri incelendi. Geliştirilen
kod paralel çözüme uygun hale getirilerek, çözüm süresi düşürüldü. GO-DKT
algoritmasının paralel performansı ortaya konuldu.
Geliştirilen yazılımla, elektromanyetik uyumluluk ve anten yerleştirme gibi farklı
elektromanyetik problemler için çözümler elde edildi. Işın izleme tabanlı GO-DKT
modelinin verimliliği ve sonuçların doğruluğu FEKO yazılımındam elde edilen
sonuçlarla kıyaslanarak tartışıldı ve doğrulandı.
Seçilen bir kırsal yayılım senaryosunda vericinin konumunun elektromanyetik alan ve
kapsama alanı üzerine etkisini gözlemelemek amacıyla çeşitli simülasyonlar
tekrarlandı ve verici anten konumunun değişiminin sebep olduğu sonuçlar tartışıldı.

Abstract:
In this thesis, numerical electromagnetic models, which is used for 2-dimensional
propagation scenarios including knife-edge structures are studied and explained.
Geometrical Optics and Uniform Theory of Diffraction models are analysed in detail.
The points where asymptotic methods are superior to and weaker than full wave
methods and special cases that can be used and exploited are explained.
Maxwell's equations which explain the phenomenon of electromagnetism have been
investigated by high-frequency expansions and the theoretical basis of ray optic
asymptotic methods were showed.
A ray tracing algorithm that can work for rural and urban propagation environments
which are created using two-dimensional linear lines has been developed.
The obtained ray paths were used in the equations of Geometric Optics and Uniform
Theory of Diffraction. Coverage area simulation is made by using all type of possible
rays which are direct rays, reflected rays, diffracted rays and combination of all these
types of rays.
the maximums of the electric field generated due to the diffraction behind the obstacle
were found and the diffraction effects on the electric field behind the obstacle were
investigated.
The effects of ray tracing, geometric optics and uniform diffraction theory algorithms
on the total solution time were investigated. Improved parallelization of the code has
reduced the solution time. The parallel performance of the GO-UTD algorithm has
been demonstrated.
With the developed software, solutions were obtained for different electromagnetic
problems such as electromagnetic compatibility and antenna placement. The
efficiency of the ray tracing based GO-UTD model and the accuracy of the results
were discussed in comparison with the results obtained from FEKO software.
In a selected rural propagation scenario, various simulations were repeated in order to
observe the influence of the transmitter position on the electromagnetic field and the
coverage area, and the variations that caused by the change of the transmitter antenna position was discussed.