Lokman KUZU, Orhan ŞENGÜL, Erdem DEMİRCİOĞLU

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

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.

Anahtar Kelimeler:

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

PDF

___

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,
-