角スペクトル法

角スペクトル法は、波動場の伝播をモデル化する手法です。この手法では、複雑な波動場を、同じ周波数で方向が異なる無限個の平面波の和に展開します。その数学的な起源はフーリエ光学の分野にありますが^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]} 、超音波の分野で広く応用されています。この手法は、平行な平面における圧力場分布の知識に基づいて、平面上の音響圧力場分布を予測することができます。前方伝播方向と後方伝播方向の両方で予測が可能です。^{[ 4 ]}

連続波（CW）、単色（単一周波数）場の回折をモデル化するには、以下の手順が必要です。

1. 圧力場内の断面平面上に存在する点のグリッド上で、圧力場の複素数（実数部と虚数部）成分をサンプリングする。
2. 圧力場の2次元フーリエ変換（ 2D- FFT）を実行すると、圧力場は、それぞれ固有の方向に伝搬する構成平面波の2次元「角度スペクトル」に分解されます。
3. 2D-FFTの各点に、各平面波が予測平面に到達するまでの経路で受ける位相変化を考慮した伝搬項を乗じる。
4. 得られたデータセットに対して2D-IFFT（2次元逆フーリエ変換）を実行することで、予測平面上の場が得られます。

回折の影響を予測することに加えて、^{[ 5 ] [ 6 ]}このモデルは、非単色の場合 (音響パルス) に適用し、減衰、屈折、分散の影響を含めるように拡張されています。また、いくつかの研究者は、有限振幅音響伝搬 (音速が一定ではなく、瞬間的な音圧に依存する場合の伝搬) の非線形効果を含めるようにモデルを拡張しています。^{[ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]}

逆伝播予測は、超音波トランスデューサなどの音響放射体の表面振動パターンを解析するために使用できます。^{[ 12 ]}順伝播は、不均質非線形媒体が音響トランスデューサの性能に及ぼす影響を予測するために使用できます。^{[ 13 ]}

• 波動場合成