استخراج میدان های پراکندگی در محیط های غیرساده با استفاده از روش های عددی در الکترومغناطیس

حل معادلات ماکسول با هدف به دست آوردن میدان های الکتریکی e و مغناطیسی h در محیط های غیرساده منجر به پیدایش شاخه های کاربردی متفاوتی در علم الکترومغناطیس و میدان گشته است. در این بین شاخه ای تحت نام تصویربرداری مایکروویوی به عنوان کاربردی نوین مزیت های فراوانی را به ارمغان آورده است. از آن جاییکه امواج الکترومغناطیس توانایی نفوذ در اجسام را دارند، این قابلیت آن ها را برای کاربردهایی چون تشخیص مین های دفن شده و مجراهای آسیب دیده در زیر زمین، تشخیص وجود وسایط نقلیه و اشخاص مخفی شده در پوشش های درخت و جنگل و نیز موقعیت یابی اهداف از پشت موانع مناسب ساخته است. در این راستا یکی از تکنیک هایی که در این چند سال بیشترین توجهات را به علت عملکرد بالای خویش در محیط های غیرساده در تصویربرداری مایکروویوی به خود جلب کرده است، تکنیکی به نام time-reversal می باشد. این پایان نامه به صورت جامع تکنیک فوق را از پایه معرفی نموده، آن را در آزمایشگاه عددی fdtd کدنویسی و پیاده سازی کرده و پارامترهای تاثیرگذار در کارایی این تکنیک را ارزیابی می نماید. در ادامه، به مسأله تصویربرداری مایکروویوی با استفاده از تکنیک time-reversal خود در حالت کلی، جنبه ویژه و کاربردی اش را اضافه نموده و آن را به سوی مساله «تصویربرداری مایکروویوی از پشت دیوار» هدایت می نماییم. در این راستا، نشان داده می شود که با پیاده سازی تکنیک time-reversal، پیدا کردن فِرِیم زمانی بهینه که در آن لحظه، تصویر تشکیل شده از محیط نمایانگر موقعیت صحیحی از جسم هدف باشد، نشدنی می گردد. در واقع شرایطی مرتبط با نسبت فاصله هدف، مد پراکندگی هدف، نوع ساختار دیوار و میزان پراکندگی های چندگانه در داخل اتاق وجود دارد که روش های قبلی بیشینه میدان الکتریکی و روش های مبنی بر آشفتگی در انتخاب لحظه زمانی بهینه دچار تشخیص ناصحیح می گردند. بنابراین روش بهبود یافته ای که بر مبنای انعکاس اولیه از جسم هدف می باشد، پیشنهاد می گردد. نتایج نشان خواهند داد که روش پیشنهادی برتری بسیار قابل توجهی بر روش های سابق دارد. پس از آن، یکی از نوین ترین مسائل موجود در حوزه تصویربرداری مایکروویوی از پشت دیوار به نام «بازسازی تصویر بدن انسان از پشت دیوار» مطرح گشته و برای اولین بار تکنیک time-reversal بدین منظور به کار گرفته می شود. الگوریتم پیشنهادی ارائه گشته و نتایج مربوطه به نمایش در می آیند. با مقایسه تصاویر به دست آمده ی خویش با گزارش های موجود قبلی، بازسازی بسیار نزدیک تری از بدن یک انسان از پشت دیوار را مشاهده خواهیم نمود.