Nahfeld- und Fernfeld-Imaging durch hierarchische Wellenfelddarstellungen im k-Raum

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Thomas Eibert
• Fachliche Zuordnung: Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 239929539

Hierarchische Wellenfelddarstellungen mit ausbreitungsfähigen ebenen Wellen sind immer dann von großem Nutzen, wenn es darum geht, die Feldwirkung von verteilten elektromagnetischen Quellen in einer Vielzahl von Beobachtungspunkten auszuwerten. Bei der numerischen Lösung von Integralgleichungen hat die Nutzung der entsprechenden Konzepte zur Schaffung der sogenannten Fast Multipole- und Multilevel Fast Multipole-Methoden geführt, die in den vergangen Jahren die numerische Lösung von Integralgleichungen revolutioniert haben. Kürzlich wurden hierarchische Wellenfelddarstellungen mit ausbreitungsfähigen ebenen Wellen sehr erfolgreich für neuartige, äußerst flexible und leistungsfähige, Nahfeld-Fernfeld-Transformationen und für die Lösung von inversen Quellenproblemen eingesetzt. In dem beantragten Projekt sollen monostatische und bistatische Imaging-Probleme unter Nahfeld- und Fernfeld-Bedingungen, mit beliebigen Messantennenanordnungen sowie mit beliebigen Messantennencharakteristiken durch Nutzung von hierarchischen Wellenfelddarstellungen mit ausbreitungsfähigen ebenen Wellen gelöst werden. Hierzu werden die Zweiwege-Ausbreitungsterme der aktiven Imaging-Anordnung so aufbereitet, dass sie für eine hierarchische Wellenfelddarstellung geeignet sind und dass insbesondere auch die Translationsoperatoren der Fast Multipole-Methode für Nahfeld und Fernfeld genutzt werden können. Unterschiedliche Imaging-Algorithmen werden formuliert, implementiert und untersucht. Es wird erwartet, dass neuartige Imaging-Algorithmen geschaffen werden können, die im Vergleich zu herkömmlichen Vorgehensweisen deutlich verbesserte Flexibilität, Effizienz und Genauigkeit aufweisen. Die Algorithmen werden sowohl mit synthetisch erzeugten Felddaten als auch mit Messdaten validiert, wobei, wenn möglich, die neuen Algorithmen auch mit etablierten Verfahren oder mit Verfahren anderer Forschergruppen für regelmäßig abgetastete Daten oder für Daten eingeschränkter Komplexität verglichen und bewertet werden. Im Rahmen des Projektes werden äußerst erfolgreiche Konzepte aus dem Bereich der numerischen Feldberechnung konsequent auf Problemstellungen des Imaging übertragen, wobei jedoch durchaus auch erwartet wird, dass in umgekehrter Richtung neue Einsichten für die Forschung im Bereich der numerischen Feldberechnung gewonnen werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Beteiligte Person: Michael Gruber