Fdfd(4) Yöntemi İle Rastgele Şekilli Cisimlerden Elektromanyetik Saçılma Değerlerinin Hesaplanması

Yıl 2013, Cilt: 28 Sayı: 2 , 0 - , 21.02.2014

Lokman Kuzu Orhan Şengül Erdem Demircioğlu

https://izlik.org/JA23LZ62PD

Öz

Günümüzde nümerik problemler için hesaplama gücü düzenli olarak artsa da, elektriksel olarak büyük problemlerin bu yöntemleri kullanarak çözülmesi hala popüler bir araştırma konusu olarak çalışılmaktadır. Sonlu fark teknikleri bir çok elektromanyetik problemlerin çözümünde kullanılmıştır. Bu yöntemler hesaplama alanını ayrıklaştırmak için Yee hücresini kullanır. Sonlu farklar frekans uzayı (Finite Difference Frequency Domain, FDFD) yönteminde kullanılan standart Yee yöntemi sadece ikinci dereceden doğruluğa sahiptir. Bu çalışmada,
dördüncü dereceden (FDFD(4)) ve altıncı dereceden (FDFD(6)) doğruluğa sahip FDFD yöntemleri sunulmuştur. Bu yöntemlerde her bir hücre diğerlerinden bağımsız elektriksel dielektrik sabitesine, geçirgenlik değerine ve malzeme özelliklerine sahiptir. Böylece homojen olmayan ortam ve malzemeler için kolayca uygulanabilir esnekliğe ulaşılmıştır. Sunulan yöntemin temel performans kriterleri doğruluk ve hafıza ihtiyacı olarak
belirlenerek bu kriterler çoklu çözünürlük frekans uzayı (Multi-resolution frequency domain, MRFD), standart FDFD yöntemleri, analitik çözümler ve nümerik örneklerle karşılaştırmalı olarak verilmiştir. FDFD(4) yöntemi MRFD ve FDFD(2) yöntemlerine göre sırasıyla %63 ve %92 oranında bellek ve işlem süresi kazancı sağlamıştır. Ayrıca dairesel dielektrik silindir için %0,0094, kare dielektrik silindir için de %0,0132 matris doldurma oranı elde edilmiştir.

Anahtar Kelimeler

Yüksek-dereceli FDFD yöntemi , Çoklu çözünürlük frekans uzayı , Yee hücresi

Kaynakça

• Kai L. ve Wei H, “Analysis Of Patch Arrays
• Based On FDFD Method”, Microwave
• Conference Proceedings,APMC’97., Asia-
• Pacific, Cilt 1, 265-268, 1997.
• Klingbeil H., Beilenhoff K. ve Hartnagel H. L.,
• “FDFD Full-Wave Analysis and Modeling of
• Dielectric and Metallic Losses of CPW Short
• Circuits”, IEEE Transactions on Microwave
• Theory and Techniques, Cilt 44, No 3, 485-487,
• -
• Kuzu L., DemirV., Elsherbeni A. Z., ve Arvas E.,
• "Electromagnetic Scattering From Chiral Media
• Using The Finite Difference Frequency Domain
• Technique," Mississippi Academy of Sciences
• Annual Meeting, Vicksburg, MS, 2006.
• Kuzu L., Demir V., Elsherbeni A. Z., ve Arvas
• E., “Electromagnetic Scattering From Arbitrarily
• Shaped Chiral Objects Using The Finite
• Difference Frequency Domain Method,”
• Progress in Electromagnetics Research, Cilt 67,
• -24, 2007.
• Alkan E., Demir V., Elsherbeni A. Z., ve Arvas
• E., "Dual-Grid Finite-Difference Frequency-
• Domain Method for Modeling Chiral Medium,"
• IEEE Transactions on Antennas and
• Propagation, Cilt 58, No 3, 1-7, 2010.
• Gökten M., Elsherbeni A. Z., ve Arvas E., "The
• Multiresolution Frequency Domain Method For
• General Guided Wave Structures," Progress in
• Electromagnetics Research, Cilt 69, 55-66,
• -
• Gökten M., Elsherbeni A. Z., ve Arvas E.,
• "Electromagnetic Scattering Analysis Using The
• Two-Dimensional MRFD Formulation,"
• Progress In Electromagnetics Research,Cilt 79,
• -399, 2008.
• Topaloğlu I. ve Gürdal O., "A Second Order
• Sensitivity Analysis Based Numerical Approach
• Developed for Dimension Optimization, in
• Electric Machine Design by Electromagnetic
• Design Software", Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi
• University, Cilt 25, No 2, 363 - 369, 2010.
• Yağlı A.F., Gökten M., Imeci S. T., ve Kuzu L.,
• “Scattering from Gyrotropic Bodies Using FDFD
• Method,” International Journal of RF and
• Microwave Computer-Aided Engineering, Cilt
• , 77-84, 2011.
• Mao J., Jiang L. ve Luo S., “A Novel Space-
• Stepping Finite-Difference Frequency-Domain
• Method for Full Wave Electromagnetic Field
• Modeling of Passive Microwave Devices,”
• Applied Computational Electromagnetics
• Society (ACES) Journal, Cilt 24, No 3, 259-
• , 2009.
• Kunz K. ve Luebbers R., The Finite Difference
• Time Domain Method for Electromagnetics,
• CRC Press LLC, Boca Raton.
• Berenger J., “A Perfectly Matched Layer for the
• Absorption of Electromagnetic Waves,” Journal
• of Computational Physics, Cilt 114, 185-200,
• -