Dieser Artikel befasst sich mit alternativen Formulierungen von Skalarpotentialen, bei denen kein mit der Eichung verbundener Nebeneffekt auftritt, mit dem Ziel, die Vielfalt der verfügbaren Methoden für die effiziente Berechnung elektromagnetischer Wellenfelder zu erweitern.
In früheren Untersuchungen wurde gezeigt, dass es bei der Eichung gewöhnlicher elektrodynamischer Potentiale in bestimmten Szenarien zu einer unbeabsichtigten Veränderung der Phasengeschwindigkeit bestimmter Potentiale kommt. Dort wurden einige Lösungsansätze zur Korrektur vorgestellt. Insbesondere dieser Aspekt legt den Wunsch nahe, jegliche Art der Eichfixierung zu umgehen. Um dies zu erreichen, werden die unüblichen Whittaker-Potentiale herangezogen, die eng mit den bekannteren Hertz-Potentialen verwandt sind. Neben sinnvollen Ausbreitungseigenschaften ermöglichen sie mitunter eine vielversprechende Reduktion der Gleichungen und vereinfachte Randbedingungen. Mehrere speziell definierte Rahmenkonzepte, die auf unterschiedlichen Koordinatensystemen basieren, ermöglichen geeignete Formulierungen. Die vorgeschlagenen dualen Eichtransformationen erlauben Umrechnungen zwischen den beiden Whittaker-Potentialen für elektrodynamisch gekoppelte Felder.
Zahlreiche detaillierte rechnerbasierte Demonstrationen realistischer Hochfrequenzszenarien, die jeweils mit einem der beiden Whittaker-Potentiale modelliert wurden, ermöglichen eine vielseitige Anwendung in der Praxis. Obwohl die Idee, diese zu kombinieren, bereits besteht, wird eine Einschätzung zur Fortsetzung dieser Bemühungen gegeben. Darüber hinaus wird die breite Anwendbarkeit anhand von zwei statischen Szenarien hervorgehoben.
T. Reum
Gauge-Free Whittaker Potentials to Model Wave Propagation in Homogeneous Medium
IEEE Open Journal of Antennas and Propagation, vol. 7, no. 2, pp. 306-329, April 2026.
doi: 10.1109/OJAP.2025.3638437
Ansprechpartner: Dr.-Ing. Thomas Reum
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