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Folgende
Fragestellungen sind typisch für die diskutierten Systemsimulationen
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Stören gegebene oder neue Gebäude/Objekte
das gegebene System ?
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Läßt sich ein System an einem
gegebenen Standort mit welchen Eigenschaften aufbauen ?
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Läßt sich ein Objekt/Gebäude
oder in bestimmtem Rahmen der Erdboden so anpassen und modifizieren, daß
das aufzubauende oder existierende System spezifikationsgemäß
arbeitet ?
Die zuverlässige Beantwortung derartiger
Fragestellungen ist von erheblicher technischer und wirtschaftlicher Bedeutung.
2. Theoretische
Grundlagen und numerische Berechnungsverfahren
Für
systematische, routinemäßige numerische Berechnungen sind folgende
Anforderungen an eine Modellierung Voraussetzung
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einheitliche Theorie für die Erdboden-
und Gebäudemodellierung und Einbindung in den Rahmen eines gesamten
Programmsystems
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vertretbarer Aufwand und systematisierte
Vorgehensweise bei der Modellierung
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hinreichend genaue Erfassung der dominanten
Effekte (Reflexion, Beugung)
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vertretbare Rechenzeiten auf allgemein
verfügbaren Rechnern (z.B. moderne Workstation)
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ggf. stufenweises Vorgehen durch Annäherungen
und worst-case-Betrachtungen .
Gebäude sind insgesamt bei den
betrachteten Frequenzen (z.B. etwa 100MHz bis ca. 5GHz) elektrisch sehr
groß, so daß sich asymptotische Theorien (z.B. GO, GTD, UTD)
zur numerischen Behandlung empfehlen. Andererseits ist ein Gebäude,
von Ausnahmen abgesehen, ein elektromagnetisch sehr komplex wirkendes Objekt,
so daß eigentlich strenge Lösungsansätze (z.B. Momentenmethode,
Finite Differenzen/Integrations-Verfahren, Methode der Geraden) angewendet
werden müßten. Insbesondere die finiten Verfahren (z.B. das
Programm MAFIA) sind dazu prinzipiell in der Lage, in der Praxis jedoch
wegen der elektrisch sehr großen Geometrien in der Regel nicht. Bekannte
Integrationsverfahren (z.B. PO) sind ebenfalls bei realen Problemen viel
zu aufwendig und beinhalten zu viele Näherungen. Der Aufwand bei allen
strengen Verfahren steigt grundsätzlich immer mit der geometrischen
Größe des Gebäudes und der Frequenz sehr stark an, so daß
sich bisher strenge Verfahren allenfalls zur Detailanalyse oder im Rahmen
von Hybridverfahren eignen. Die dreidimensionale UTD-Methode hat sich bislang
noch als die einzig anwendbare Methode /1-5/ für die diskutierten
Systemanwendungen erwiesen.
Bestimmte Objekte wie z.B. Baukräne
lassen sich mit der strahlenoptischen GTD/UTD wegen der kleinen Abmessungen
in einer Dimension und wegen der filigranen Struktur (Bild 6) nicht behandeln.
Hybridverfahren wie die Kombination von UTD und MoM sind hier zu kombinieren.
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