Electromagnetic scattering properties of dielectric disk and cylinder with applications to ice clouds

Abstract

DIELEKTRİK DİSK VE SİLİNDİRİN ELEKTROMANYETİK SAÇICI ÖZELLİKLERİ VE BUZ BULUTLARINA UYGULAMALAR ÖZET Dielektrik cisimlerle bu cisimlerden oluşan ortamlarda /ayı lan elektromanyetik dalgalar arasındaki etkileşimleri hesaplamakta halen birçok model kullanılmaktadır. Bu uygulamalara jrnek olarak telsiz ve uydu haberleşme dizgelerinde yağmurdan »açılmanın yol açtığı girişim, ormanda telsiz ile haberleşme, elektromanyetik dalgalar ile insan vücudu arasındaki etkileşim, jiyomedikal bilgilerin uzaktan ölçülmesi ve uçak, yağış, bitki irtüsünün uzaktan algılanması sayılabilir. Balıkların uzaktan algılanması gibi sonar uygulamaları da bu örneklerin akustik >enzerler id ir. Bu çalışma en çok kullanılan elektromanyetik saçıcı modellerinin ayrıntılı bir açıklamasını ve değerlendirmesini sunmayı amaçlıyor. Biri disk, diğeri silindir olmak üzere iki nodel çözümleniyor. Bu modeller, boyutlarına ve gelen ışınımın Jalga boyuna bağlı olarak bazı özel yaklaşık çözüm biçimlerine lygun düşer. Her iki model için saçılma genliğinin yaklaşık jözümü tam çözüm ile karşılaştırılacak ve kuramsal olarak îoğrulanacakt ı r. Başka saçıcı modelleri de kısaca görülecektir. Ayrıntılı çözümlenen iki modelin d i yad i k saçılma genlikleri, Boğaziçi ün i vers i tes i 'ndek i CDC Cyber -170-815 î İ Igisayar ında hazırlanan programlarla hesaplandı. Bu sonuçlar )ir ortamın zayi flat ıc 1 1 1 ğı ve yansıt ıc 1 1 1 ğın ı olduğu kadar ;apraz polarizasyon karışmasını da hesaplamakta kullanılır. Bu la mevcut mikrodalga dizgelerinin kanal kapasitesinin artırılmasına yarar. Sayısal sonuçlar deneysel ve yayımlanmış sonuçlarla çarşı laşt ir ı İd ı ve uygunluk görüldü. Bu çalışma elektromanyetik »açılma sorunları üzerinde yapılacak çalışmalar için bir temel jilgi ve sayısal yöntem kaynağı olmayı da amaçlamaktadır.

iv ELECTR0Î1AGNETIC SCATTERING PROPERTIES OF DIELECTRIC DISK AND CYLINDER WITH APPLICATIONS TO ICE CLOUDS ABSTRACT Many models are being currently used to calculate Interactions between dielectric bodies and electomagnetic waves propagating in the media containing them. Examples include rainscatter interference in radio and satellite communication systems, radio communication through forests, interaction of electromagnetic waves with the human body, telemetering Biomedical data and remote sensing of aircraft, precipitation, and vegetation. The acoustic counterpart of the problem is used Ln sonar applications such as remote sensing of fish. This study is intended to present a detailed account of nost commonly used models of scatterers. It analyzes two models: the disk and the cylinder. These models lend themselves to specific approximation types according to their dimensions and the wavelength of the Incident radiation. These approximations are theoretically verified using the exact solutions for the scattering amplitudes, in both cases. An overview is presented also of other scatterer models. The dyadic scattering amplitudes for the two models nentioned are calculated using computer programs on the CDC Cyber L70-815 system at Boğaziçi University. These results are valuable Ln the calculation of not only the attenuation and reflectivity >f a medium, but also of the cross,- polarization interference >etween orthogonally polarized channels in a communication link ;hrough the medium. This will aid increasing the channel capacity >f existing microwave systems. The numerical results are compared with experimental and mblished results and agreement is found. The aim of this study is also to provide fundamental background information and :omputational tools for further study on electromagnetic scattering problems.