Kayıpsız Eşyönsüz Elektromanyetik Saçılma ve Işıma Problemlerini Sonlu Farklar Zaman Uzayı Yöntemini Kullanarak Hızlı Çözümler

Bu makalede, sonlu farklar zaman uzayı (FDTD) yöntemine dayanan kayıpsız eşyönsüz materyeller içeren elektromanyetik saçılma ve ışıma problemlerini çözmek için bir hızlandırma tekniği önerilmiştir. Bu teknik sayesinde kayıpsız eşyönsüz elektromanyetik problemlerin simulasyon süreleri önemli derecede azalmaktadır. Hızlandırma tekniğinin performansını göstermek için kayıpsız eşyönsüz alttaş üzerine mikroşerit anten ve kayıpsız eşyönsüz nesne içeren elektromanyetik saçılma ve ışıma problemlerinin analizi yapılmıştır. Sonuç olarak, mikroşerit antenin rezonans frekansları, saçılma probleminin radar kesit alanı ve ışıma probleminin yönlülük örüntüsü eşyönsüzlükten etkilenmektedir.

Fast Solutions for Lossless Anisotropic Electromagnetic Scattering and Radiation Problems Using the FDTD Method

In this paper, an acceleration technique is proposed to solve electromagnetic scattering and radiation problems, which contain lossless anisotropic (Lossless-ANI) materials, based on the finite-difference time-domain (FDTD) method. This technique provides a remarkable reduction in the simulation time of Lossless-ANI electromagnetic problems. A microstrip patch antenna (MPA) with a Lossless-ANI substrate, and electromagnetic scattering and radiation problems involved a Lossless-ANI scattering object are analyzed to show the performance of the acceleration technique. Numerical results show that resonant frequencies of the MPA, the bistatic radar cross section (RCS) of the scattering problem, and the directivity pattern of the radiation problem are affected by the anisotropy.

PDF

___

Schneider J. and Hudson S., The finite-difference time-domain method applied to anisotropic material, IEEE Trans. on Antennas and Propagation, 41-7 (1993) 994–999.
Ge D., Yang L., Wei B., Ge N., and Zheng K., FDTD applied to lossy anisotropic medium and its parallel computing, Proceedings of ISAP, Seoul, Korea (2005).
Jung K. Y., Teixeira F. L., and Lee R., Complex envelope PML-ADI-FDTD method for lossy anisotropic dielectrics, IEEE Antennas. Wireless Propag. Lett., 6 (2007) 643–646.
Kaburcuk F. and Elsherbeni A. Z., A speeding up Technique for Lossy Anisotropic Algorithm in FDTD Method, Applied Computational Electromagnetics Society Journal, 31-12 (2016) 1377–1381.
Kaburcuk F. and Elsherbeni A. Z., A speeding up technique for lossy anisotropic algorithm in FDTD method, 2017 International Applied Computational Electromagnetics Society Symposium - Italy (ACES), Florence, 2017.
Zhao A. P., Juntunen J., and Raisanen A. V., An efficient FDTD algortihm for the analysis of microstrip patch antennas printed on a general anisotropic substrate, IEEE Trans. Microwave Theory Tech., 47-7 (1999) 1142-1146.
Dou L. and Sebak A. R., 3D FDTD method for arbitrary anisotropic materials, Microw. Opt. Technol. Lett., 48-10 (2006) 2083–2090.
Roden J. and Gedney S., Convolution PML (CPML): an efficient FDTD implementation of the CFS-PML for arbitrary media, Microwave and Optical Technology Letters, 27-5 (2000) 334–339.
Elsherbeni A. Z. and Demir V., The Finite-Difference Time-Domain Method for Electromagnetics with MATLAB Simulations, 2nd ed. New Jersey: SciTech Publishing, 2016.
Sheen D. M., Ali S. M., Abouzahra M. D., and Kong J. A., Application of the three-dimensional finite-difference time-domain method to the analysis of planar microstrip circuits, IEEE Trans. Microwave Theory Tech., 38-7 (1990) 849–857.