مقایسه نتایج فیلترهای دیجیتال در مدلسازی مستقیم دادههای الکترومغناطیس حوزه زمان

فیلترهای دیجیتال به صورت گسترده در مدلسازی پیشرو و وارون دادههای الکترومغناطیس مورداستفاده قرار میگیرد. اهمیت استفاده از یک فیلتر دیجیتال مناسب و سریع در انجام مدلسازیهای دو و سه بعدی که ممکن است محاسبات تکرارپذیر آنها به میلیونها بار برسد، بسیار مشهود است. بر خلاف تبدیلات هنکل که به طور گسترده در مدل سازی داده های الکترومغناطیس حوزه فرکانس مورداستفاده قرار گرفته است، در مدلسازی دادههای الکترومغناطیس حوزه زمان علاوه بر انتگرال هنکل، انتگرالهای سینوس و کسینوسی نیز وجود دارند که این امر محاسبات بر پایه فیلترهای دیجیتال را پیچیده میکند. در این مقاله به بررسی دقت نتایج فیلترهای دیجیتال مختلف در مدل سازی پیشرو میدان الکترومغناطیسی قائم، پاسخ ولتاژ و امپدانس در حوزه زمان پرداخته شده است. براین اساس ضمن کدنویسی کامل کلیه روشهای متداول در برنامه Matlab، نتایج هر یک آنها، ابتدا با نتایج روش حل تحلیلی مستقیم، سپس با نتایج حاصل از مدلهای ارائه شده در مقالات و مدلهای زمین لایه ای و در پایان با نتایج نرمافزار مدلسازی "CR۱MD" مورد بررسی قرار گرفت و ضمن ارزیابی هریک از روشها به بیان نقاط قوت و ضعف آنها پرداخته و فیلتر دیجیتال مناسب برای مدلسازی دادههای الکترومغناطیس حوزه زمان پیشنهاد گردید. نتایج این مطالعه نشان داد، اگرچه در اغلب موارد نتایج حاصل از روشهای مختلف فیلترهای دیجیتال با یکدیگر همپوشانی خوبی دارند؛ اما تعداد ضرایب به معنای افزایش دقت محاسبات نیست. روش "Kong" در اغلب موارد نتایج ضعیفی را نشان میدهد و خروجی ضرایب ۶۱ عددی آن مناسب تر است. از طرفی روش تبدیل سریع سینوس به دلیل نتایج ضعیف در کانالهای انتهایی بهتر است به عنوان پایه مدلسازی پیشرو و معکوس مورداستفاده قرار نگیرد. به سبب نتایج قابل قبول فیلترهای دیجیتال "Key" و روش تبدیل عددی سینوس می توان از این فیلترهای دیجیتال در مدلسازی الکترومغناطیس حوزه زمان استفاده کرد.

کلیدواژه ها:

الکترومغناطیس گذرا ، مدل سازی پیشرو ، تبدیلات سینوس و کسینوس ، فیلترهای دیجیتال ، تبدیل سریع فوریه