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

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

1. Kai L. ve Wei H, “Analysis Of Patch Arrays
2. Based On FDFD Method”, Microwave
3. Conference Proceedings,APMC’97., Asia-
4. Pacific, Cilt 1, 265-268, 1997.
5. Klingbeil H., Beilenhoff K. ve Hartnagel H. L.,
6. “FDFD Full-Wave Analysis and Modeling of
7. Dielectric and Metallic Losses of CPW Short
8. Circuits”, IEEE Transactions on Microwave

9. Theory and Techniques, Cilt 44, No 3, 485-487,
10. -
11. Kuzu L., DemirV., Elsherbeni A. Z., ve Arvas E.,
12. "Electromagnetic Scattering From Chiral Media
13. Using The Finite Difference Frequency Domain
14. Technique," Mississippi Academy of Sciences
15. Annual Meeting, Vicksburg, MS, 2006.
16. Kuzu L., Demir V., Elsherbeni A. Z., ve Arvas
17. E., “Electromagnetic Scattering From Arbitrarily
18. Shaped Chiral Objects Using The Finite
19. Difference Frequency Domain Method,”
20. Progress in Electromagnetics Research, Cilt 67,
21. -24, 2007.
22. Alkan E., Demir V., Elsherbeni A. Z., ve Arvas
23. E., "Dual-Grid Finite-Difference Frequency-
24. Domain Method for Modeling Chiral Medium,"
25. IEEE Transactions on Antennas and
26. Propagation, Cilt 58, No 3, 1-7, 2010.
27. Gökten M., Elsherbeni A. Z., ve Arvas E., "The
28. Multiresolution Frequency Domain Method For
29. General Guided Wave Structures," Progress in
30. Electromagnetics Research, Cilt 69, 55-66,
31. -
32. Gökten M., Elsherbeni A. Z., ve Arvas E.,
33. "Electromagnetic Scattering Analysis Using The
34. Two-Dimensional MRFD Formulation,"
35. Progress In Electromagnetics Research,Cilt 79,
36. -399, 2008.
37. Topaloğlu I. ve Gürdal O., "A Second Order
38. Sensitivity Analysis Based Numerical Approach
39. Developed for Dimension Optimization, in
40. Electric Machine Design by Electromagnetic
41. Design Software", Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi
42. University, Cilt 25, No 2, 363 - 369, 2010.
43. Yağlı A.F., Gökten M., Imeci S. T., ve Kuzu L.,
44. “Scattering from Gyrotropic Bodies Using FDFD
45. Method,” International Journal of RF and
46. Microwave Computer-Aided Engineering, Cilt
47. , 77-84, 2011.
48. Mao J., Jiang L. ve Luo S., “A Novel Space-
49. Stepping Finite-Difference Frequency-Domain
50. Method for Full Wave Electromagnetic Field
51. Modeling of Passive Microwave Devices,”
52. Applied Computational Electromagnetics
53. Society (ACES) Journal, Cilt 24, No 3, 259-
54. , 2009.
55. Kunz K. ve Luebbers R., The Finite Difference
56. Time Domain Method for Electromagnetics,
57. CRC Press LLC, Boca Raton.
58. Berenger J., “A Perfectly Matched Layer for the
59. Absorption of Electromagnetic Waves,” Journal
60. of Computational Physics, Cilt 114, 185-200,
61. -