비균질 대기 특성을 고려한 포물형 방정식 기반 전파 모델

Abstract

본 논문은 포물형 방정식을 이용하여 비균질 대기에서의 전파 모델링 대해 해석방법을 제안하였다. 실제 대기의 기온, 기압, 수증기압을 이용하여 대기 굴절률을 계산하였고 이를 지구의 곡률이 반영된 수정 굴절계수로 변환하였다. 안테나 모델의 경우 수직편파와 수평편파를 가지는 가우시안 빔 패턴 안테나를 사용하였으며, 바닥면이 PEC(perfect electric conductor)인 경우와 임피던스 바운더리(Impedance boundary)인 경우에 대해 지형정보를 넣을 수 있도록 제작하였다. 상용 툴인 AREPS(Advanced Refractive Effects Prediction System)와 표준 대기조건과 표면 덕트가 발생하는 조건에서 결과를 비교하여 신뢰성을 확인하였으며, 덕트가 발생하는 수정 굴절계수 기울기를 제작한 후 코드에 대입하여 표준 대기(Standard refraction) 조건, 표면 덕트(Surface duct condition) 조건, 표면 기반 덕트(Surface based duct condition) 조건 그리고 상층 덕트(Elevated duct condition)에서 발생하는 전파의 특징과 일치하는지 계산하여 덕트 발생의 경우 표준 대기보다 전파가 더 멀리 전파되는 것을 확인하였다. 거리 축과 높이 축으로 수정 굴절계수가 변화하는 비균질 매질인 대기에 대해서도 제작한 코드를 대입하여 유의미한 결과를 갖는 것을 확인하였다. 전파가 지형에 의해 반사되어 되돌아오는 것을 포함하여 계산하는 2-Way 포물형 방정식에 대해서도 계산하여 바닥면이 PEC일 때의 결과를 제시하였다.