3.
Die numerische Modellierung von Gebäuden bei Systemsimulationen
Die Reduzierung
eines realen Gebäudes in eine für die numerische Behandlung handhabbare
Form, die gleichwohl elektrisch möglichst äquivalent ist und
zumindest die dominanten Effekte erfaßt, ist eine sehr schwierige
ingenieursmäßige Aufgabenstellung, die sehr viel Erfahrung verlangt
und grundsätzlich Näherungscharakter hat. Entsprechend den Prinzipien
der GTD/UTD werden die Objekte aus den geometrischen Komponenten aufgebaut,
für die es die klassischen kanonischen, sowie die erweiterten Beugungsterme
an Keilen und Spitzen gibt. Die Gebäude werden durch repräsentative
konvexe, lokal ebene Flächen nachgebildet, die durch die Geometrie
und Materialeigenschaften gekennzeichnet sind, woraus sich konvex polygonale
Körper, z.B. Quader, Vielflache ergeben. Details der Objekte, die
noch im Bereich der Wellenlänge oder darunter liegen, werden a priori
in der Regel vernachlässigt. Oftmals kann man das Gebäude nur
durch einen geometrisch repräsentativen Quader annähern (Bilder
2,4), dem parametrisch verschiedene geschätzte Materialeigenschaften
zugeordnet werden.
Je nach Form des Gebäudes kam
man physikalisch häufig berechtigt annehmen, daß bei unendlicher
Leitfähigkeit "worst-case" Störeigenschaften vorherrschen. Ist
dieser synthetische Fall für das betrachtete System akzeptabel, so
wird das tatsächliche Gebäude als ebenfalls akzeptabel betrachtet.
4. Die
numerische Modellierung des dreidimensionalen Erdbodens
Der dreidimensionale Erdboden wird
analog den beschriebenen Grundsätzen für Gebäude modelliert.
Lokal ebene, konvexe Teilflächen, denen die bekannten oder geschätzten
Materialparameter zugeordnet werden, beschreiben den Erdboden. Die Zahl
der Teilflächen wird durch die
Größe des Bodenbereichs
und durch die geometrische Oberflächenform bestimmt. Bereiche nahe
der Antenne oder solche, die aus anderen physikalischen Gründen wichtig
sind, werden genauer modelliert (z.B. im Bereich von Monitorantennen).
Oberflächendetails, die klein gegen die oder im Bereich der Wellenlänge
sind, werden aber im allgemeinen vernachlässigt. Diese können
auch prinzipiell nicht mit der GTD/UTD behandelt werden. Große strukturierte
Erdbodenbereiche (Bild 5, Meer und Berglandschft für den neuen Flughafen
Chek Lap Kok mit dem Landekurssystem des Instrumenten-Landesystems ILS)
führen deshalb zu einer großen Anzahl von Teilflächen,
die auch nur noch sehr schwer mit der GTD/UTD behandelt werden können
(z.B. >200). Sind die Oberflächenstrukturen jedoch begrenzt (Bilder
7 für die Gleitwege des ILS), gelingt eine elektrisch sehr genaue
numerische Modellierung, die eine genaue Analyse und Optimierung des Systems
zulassen.
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