Zusammenfassung
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit Feldintegralgleichungen und deren numerischer Lösung mit Hilfe von Matrix-Methoden, die zur Bestimmung der Eigenschaften von Radioastronomieantennen an Bord von Raumflugkörpern verwendet werden. Eine große Zahl an Computerprogrammen, von "Freeware" bis zu industrieller Standardsoftware, basiert auf den genannten Methoden, wobei die Berechnung der Stromverteilung eines Antennensystems bei Fragestellungen der Wellenausbreitung, bei Empfangs- und Übertragungsproblemen, üblicherweise den größten Berechnungsaufwand darstellt. Im Folgenden wird die vollständige und zusammenhängende Herleitung der Grundgleichungen dieser numerischen Simulationen gezeigt. Anhand eines einfachen Beispiels wird vermittelt, wie die Feldintegralgleichungen in Matrixform gebracht und so gelöst werden können. Zum Abschluss wird anhand des Antennensystems (Radio- und Plasmawellen-Experiment) an Bord der Raumsonde Solar Orbiter gezeigt, wie die Berechnung der Antenneneigenschaften mit Hilfe eines hoch entwickelten Computerprogramms aussieht.
Summary
The field integral equations and their discretization in the form of matrix equations as applied in numerical simulations of spaceborne radio astronomy antennas are outlined. A manifold of integral equation solvers are available, from freeware up to industrial grade software, to calculate the current distribution in antenna systems, which represents the main computational burden in the solution of transmission, reception and scattering problems. A complete and straightforward approach is presented which covers all relations building the fundament of the numerical simulations. A simple example is treated in detail to illustrate how a solvable linear equation system is obtained from the underlying integral equations. Finally, it is shown how a sophisticated computer program can be used to deal with a real spaceborne antenna system, namely the antennas of the radio wave instrument onboard Solar Orbiter.
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Sampl, M. Fundamentals of numerical analysis: spaceborne radio astronomy antennas. Elektrotech. Inftech. 128, 289–296 (2011). https://doi.org/10.1007/s00502-011-0018-4
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