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 olarakbelirlenerek 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.

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,

-