كاهش اثر بازگشتي لايه‌هاي تطبيق كامل جهت بهبود دقت روش تفاضل محدود حوزه زمان در سنجش از دور محيط‌ هاي الكترومغناطيسي نامحدود داراي سطوح ناهموار تصادفي

Reduction of the Perfectly Matched Layer Reflection Effects to Improve the FDTD Accuracy in Remote Sensing of Infinite Electromagnetic Media with Random Rough Surfaces

شبيه‌سازي محيط‌ هايي با ابعاد نامحدود جهت انتشار امواج الكترومغناطيسي، موجب استفاده بيش از حد از منابع محدود كامپيوتري مي‌شود. لذا، استفاده از جاذب‌هايي با قدرت جذب بالا يكي از پرچالش‌ترين مباحث مطرح‌شده در شبيه‌سازي‌هاي الكترومغناطيسي انجام‌شده با روش تفاضل محدود حوزه زمان (FDTD) به‌شمار مي‌آيد. حضور جاذب‌هاي ضعيف باعث بازتاب امواج به درون محيط آزمون و درنتيجه بروز نتايجي غيرواقعي مي‌شود. اين مقاله به‌منظور بهبود جذب امواج الكترومغناطيسي، به معرفي يك رويكرد تازه در جاذب‌ها مي‌پردازد تا استفاده همزمان محيط‌هاي جاذب را با يك معادله مرزي پيشنهادشده ممكن سازد. با اين راهكار، اثر هادي كامل انتهاي محيط‌هاي جاذب، كاهش يافته و فرايند جذب بهبود مي‌يابد. براي بررسي اين روش، از آزمون سطح ناهموار تصادفي نامحدود به‌عنوان يكي از پركاربردترين مسائل حوزه سنجش از دور استفاده مي‌شود. اين آزمون شبيه‌ساز يك محيط واقعي در شرايطي آزمايشگاهي به همراه سطح ناهموار تصادفي با توزيع گاوسي و منبع نقطه‌اي است. همچنين در كليه مراحل آزمون، خطاي نسبي روش معرفي‌شده با خطاي جاذب‌هاي سنتي مقايسه شده، و برتري و سهولت پياده‌سازي روش ارائه‌شده، اعتبارسنجي مي‌شوند.

Simulation of unbounded media always necessitates inordinate usage of computer resources. So, using of absorbers with high absorption performance is one of the most important challenges in electromagnetic simulations of the finite difference time domain (FDTD) method. Weak absorbers can cause some reflected waves into the simulation medium and consequently non-realistic results. To improve the absorption of electromagnetic waves, this paper introduces a new approach in absorbers to provide a simultaneous use of the absorbing media with a proposed boundary equation. This approach reduces the perfect electric conductor effects at the end of the absorbing media and enhances its absorption performance. To analyze this method, we utilize a rough surface test procedure as one of the most useful problems in remote sensing. This test simulates a real media in laboratory conditions with Gaussian rough surface and point source. In addition, the relative error of the new method will be compared to the other conventional methods, and effectiveness of the proposed method will be validated.