Ця стаття є сирим з іншої мови. Можливо, вона створена за допомогою машинного перекладу або перекладачем, який недостатньо володіє обома мовами. (липень 2017) |
Обчислювальний електромагнетизм, обчислювальна електродинаміка або електромагнітне моделювання - це процес побудови моделей взаємодії електромагнітних полів з фізичними об'єктами та довкіллям.
Це зазвичай пов'язано з використанням обчислювально ефективних наближень для системи рівнянь Максвелла і використовується для розрахунку антенних характеристик, електромагнітної сумісності, ефективної площі розсіювання і поширення електромагнітних хвиль, коли вони не перебувають у вільному просторі.
Особлива частина обчислювального електромагнетизму, має справу з електромагнітним випроміненням, розсіяними та поглинутими дрібними частинками.
Загальне
Деякі наявні електромагнітні проблеми, такі як електромагнітне розсіювання, електромагнітне випромінювання, моделювання хвилеводів тощо, аналітично не розраховуються для безлічі нерегулярних геометрій, які виявляються в реальних пристроях. Обчислювальні чисельні методи можуть подолати неможливість вивести рішення рівнянь Максвелла в замкнутій формі за різних співвідношень середовищ і граничних умов. Це робить обчислювальний електромагнетизм (CEM), важливим для проектування і моделювання антен, радарів, супутникових та інших систем зв'язку, нанофотонних пристроїв і високошвидкісної кремнієвої електроніки, медичної візуалізації, будови антен стільникового телефону і інших застосувань.
CEM зазвичай вирішує завдання обчислення E (електричного) і H (магнітного) полів проблемної області (наприклад, для розрахунку діаграми спрямованості антени для антени довільної форми). Крім того, обчислення напрямку потоку потужності (вектор Пойнтінга), нормальні моди хвилеводу, дисперсія хвиль, що виробляються середовищем, і розсіювання можуть бути обчислені з полів E і H. Моделі CEM можуть приймати чи не приймати симетрію, спрощуючи структури реального світу до ідеалізованих циліндрів, сфер і інших правильних геометричних предметів. Моделі CEM широко використовують симетрію і дозволяють зменшити розмірність з 3-х просторових вимірів до 2D і навіть 1D.
Постановка завдання CEM на власні значення, дозволяє розрахувати нормальні моди у сталому стані в структурі. Перехідні характеристики і ефекти імпульсного поля, більш точно моделюються CEM в тимчасовій області, FDTD. Вигнуті геометричні об'єкти більш точно обробляються як кінцеві елементи FEM або неортогональні сітки. Метод поширення променя (BPM) може бути вирішенням для потоку потужності в хвилеводах. CEM залежить від додатку, навіть якщо різні методи сходяться до одного і того ж поля і розподілу потужності в модельованій області.
Огляд методів
Один з підходів полягає в дискретизації простору в термінах сіток (як ортогональних, так і неортогональних) і розв'язання рівнянь Максвелла в кожній точці сітки. Дискретизація споживає пам'ять комп'ютера, а розв'язання рівнянь вимагає значного часу. Широкомасштабні завдання CEM, стикаються з обмеженнями пам'яті та процесора. З 2007 року, проблеми CEM вимагають використання суперкомп'ютерів, кластерів високої продуктивності, векторних процесорів та / або паралелізму. Типові формулювання охоплюють: або покрокове проходження рівнянь всією областю для кожної миті часу; чи за допомогою інверсії смугової матриці для розрахунку значень базисних функцій за моделювання методами кінцевих елементів; або матричні добутки при використанні методів перенесення матриці; або обчислення інтегралів за використання методу моментів (MoM); чи з застосуванням швидких перетворень Фур'є і тимчасових ітерацій у разі розрахунку з використанням методу розділеного кроку або BPM.
Вибір методів
Вибір правильної техніки для вирішення завдань є важливим, оскільки застосування неправильного, може призвести до хибних підсумків або результатів, які вимагають надмірного обчислення. Однак назва техніки не завжди говорить про те, як вона впроваджена, особливо для комерційних інструментів, які часто мають більше одного вирішувача.
Девідсон наводить дві таблиці, які порівнюють методи FEM, MoM і FDTD в тому вигляді, в якому вони зазвичай застосовуються. Одну таблицю призначено для відкритої області (завдання випромінення і розсіювання), а інша таблиця для задач з хвилеводами.
Рівняння Максвелла в гіперболічній формі з частковими похідними
Рівняння Максвелла можна сформулювати як гіперболічну систему рівнянь з частковими похідними. Це дає доступ до потужних методів для чисельних рішень. Передбачається, що хвилі поширюються в площині (x, y) і обмежують напрямок магнітного поля паралельно осі z, а отже, електричне поле паралельне площині (x, y). Хвиля називається поперечною магнітною (TM) хвилею. У 2D і без поляризаційних членів, рівняння Максвелла може бути сформульовано так:
де u, A, B C визначаються як
У цьому поданні, — примусова функція, і знаходиться в тому ж просторі, що і . Вона може використовуватися для вираження зовнішнього прикладеного поля або для опису обмеження оптимізації. Як сформульовано вище:
також може бути явно визначено рівним нулю для спрощення певних завдань, або для знаходження характерного розв'язку, що часто є першим кроком у методі пошуку конкретного неоднорідного рішення.
Інтегральні розв'язувачі рівнянь
Дискретне дипольне наближення
Дискретно-дипольне наближення, є гнучким методом обчислення розсіювання і поглинання цілями довільної геометрії. Формулювання ґрунтується на інтегральній формі рівнянь Максвелла. DDA є наближенням континуальної мети кінцевим масивом поляризованих точок. Точки набувають дипольні моменти у відповідь на локальне електричне поле. Звичайно, диполі взаємодіють один з одним через власні електричні поля, тому DDA також, іноді називають наближенням пов'язаних диполів. Отримана у підсумку лінійна система рівнянь, зазвичай вирішується за допомогою сполучених градієнтних ітерацій. Матриця дискретизації має симетрії (інтегральна форма рівнянь Максвелла має форму згортки), що дозволяє Швидкому перетворенню Фур'є множити вектор матриці на час ітерацій сполученого градієнта.
Метод моментів, метод кінцевих елементів
Метод моментів (ММ) або метод граничних елементів (МГЕ) є чисельним методом розв'язку лінійних диференціальних рівнянь, які були сформульовані як інтегральні рівняння (тобто в граничних інтегральних формах). Він може бути застосований в багатьох областях техніки і науки, в тому числі гідромеханіки, акустики, електромагнетизму, механіки руйнування і пластичності.
ММ стає все більш поширеним з 1980-х років. Тому що він вимагає розрахунку лише граничних значень, а не значень на всьому просторі, це значно більш ефективно з точки зору обчислювальних ресурсів для завдань з невеликою поверхні до об'єму. По суті, він працює шляхом побудови сітки над модельованою поверхнею. Проте для багатьох проблем, МГЕ значно обчислювально менш ефективні, ніж обсяжно-дискретизаційні методи (метод кінцевих елементів, метод кінцевих різниць, метод скінченних об'ємів). Спосіб скінченно-елементних матриць, як правило, призводить до повністю заповненої матриці. Це означає, що умови зберігання і обчислювальний час буде мати тенденцію зростати по квадрату проблема Розмір. На відміну від скінченно-елементних матриць, як правило, смугасті (елементи тільки локально приєднано) і на зберігання вимоги до системи матриць, як правило, зростають лінійно з проблемою розміру. Методи стиснення (наприклад мультипольних розкладань або хрест адаптивної апроксимації/ієрархічних матриць) можуть бути використані для вирішення таких проблем, хоч і ціною додаткової складності і з успіхом-курс, який значною мірою залежить від природи і геометрії задачі.
МГЕ застосовується до проблем, для яких функції Гріна може бути обчислено. Вони зазвичай охоплюють поля в лінійних однорідних середовищах. Це накладає значні обмеження на діапазон і спільності проблем, придатних для граничних елементів. Нелінійності може бути внесено в розробку, хоча вони, як правило, впроваджують об'ємні інтеграли, які вимагають обсягу для дискретизації до рішення, витягуючи з часто цитованих переваг МГЕ.
Швидкий мультипольний метод
Швидший мультипольний метод (ШММ) є альтернативою ММ або підсумовування Евальда. Це спосіб точного моделювання який потребує менше пам'яті і потужності процесора, ніж ММ. ШММ був вперше представлений на Грингард і Рохлін та на основі мультипольного розкладу техніку. Перше застосування ШММ в області обчислювальної електродинаміки зробив Engheta і співавтори (1992). ШММ також може бути використаний для прискорення ММ.
Часовий домен пласкої хвилі
У той час як швидкий мультипольний метод корисний для прискорення ММ рішення інтегральних рівнянь зі статичним або частотних характеристик коливальних ядер. Часовий домен пласкої хвилі (ЧДПХ) - алгоритм використовує схожі ідеї, щоби пришвидшити ММ рішення у часовій області інтегральних рівнянь, що враховують запізнення. ЧДПХ (англ.PWTD) алгоритм було введено 1998 року Ергін і Michielssen.
Метод еквівалентної схеми часткового елементу
Метод еквівалентної схеми часткового елементу (МЕСЧЕ), це 3D-метод повно-хвильового моделювання, який підходить для змішаного електромагнітного та схемного аналізу. На відміну від ММ, МЕСЧЕ повний спектр спосіб діє від постійного струму до максимальної частоти визначається зачеплення. У МЕСЧЕ інтегрального рівняння інтерпретується як напруга закон Кірхгофа застосовується до основних МЕСЧЕ клітин, що призведе до повної ланки рішення для 3D геометрії. Еквівалентна схема розробки дозволяє використовувати додаткові спеції типу елементів схеми можуть бути включені. Крім того, моделей і аналіз ставляться як до часовій та частотній областях. Ланка рівнянь в результаті МЕСЧЕ модель легко побудувати, використовуючи модифікований цикл аналізу (мда) або модифікованого вузлового аналізу (МНА) формулювання. Крім забезпечення прямого поточного рішення, вона має й ряд інших переваг перед ММ аналізом для даного класу задач з будь-яким типом ланцюга елемент може бути внесений простим способом за допомогою відповідних матричних штампів. У МЕСЧЕ спосіб нещодавно була розширена, щоби внести неортогональну геометрію. ця модель розширення, яка узгоджується з класичними ортогональними формулюванні, включає в Манхеттені подання геометрій на додаток до більш загальним чотирикутних і шестигранних елементів. Це допомагає в підтримці число невідомих, як мінімум, і таким чином зменшує час розрахунків при неортогональної геометрії.
Розв'язувачі диференціальних рівнянь
Різницева часова область
Скінченних різниць у часовій області (методом fdtd) є популярним цем техніка. Це легко зрозуміти. Вона має виключно просту реалізацію на повну хвилю вирішувач. Це як мінімум на порядок менше роботи по впровадженню базового методу при використанні розв'язувача, ніж або ФЕМ або мама вирішувач. Методом fdtd-єдиний метод, де одна людина може реально реалізувати себе в розумні терміни, але навіть тоді, це буде досить специфічна проблема. , оскільки вона є тимчасовій області методом рішення можуть охоплювати широкий діапазон частот за допомогою одного прогону моделювання, за умови часовий крок досить малий, щоб задовольнити Найквіста–Шеннона, теорема вибірки для необхідної високої частоти.
Методом fdtd належить в загальному класі на основі сітки диференціальної часовій області чисельних методів моделювання. Системи рівнянь Максвелла (в диференціальних форма) змінюються в Центрально-різницевих рівнянь, дискретизації й реалізована у програмному забезпеченні. Рівняння вирішуються в циклічному порядку: електричне поле вирішується в даний момент часу, то магнітне поле буде вирішена в наступний момент часу, і процес повторюється знову і знову.
Основним методом fdtd алгоритм сходить до основоположною 1966 папери з Кейном Йі в стандарті IEEE угоди з антени і розповсюдження. Аллен Taflove виникло позначення "метод скінченних різниць у часовій області" та відповідний "методом fdtd" скорочення в 1980 статті в IEEE угоди з електромагнітної сумісності. Приблизно з 1990 року, методом fdtd прийоми виникли як основний засіб для моделювання багатьох наукових і технічних проблем, усунення електромагнітних хвильових взаємодій з матеріальними структурами. Ефективна методика, заснована на часовій області кінцевого обсягу дискретизації процедура була введена в мохаммадиан висловив співавт. у 1991 році. струм методом fdtd моделювання додатків діапазон від постійного струму (ультранизкие частоти геофізики з участю всієї Землі-іоносфери хвилеводу) з допомогою мікрохвиль (радіолокаційну помітність техніки, антени, бездротові комунікаційні пристрої, цифрові міжблочні кабелі, біомедичної візуалізації/обробки) для видимого світла (фотонні кристали, наноплазмоника, солітони, і биофотоники). Близько 30 комерційних і університету розробили пакети програмного забезпечення доступні.
Мультирозв'язка часового домену
МСПД є адаптивна альтернатива скінченних різниць у часовій області методом (методом fdtd) на основі вейвлет-аналізу.
Метод кінцевих елементів
Даний метод кінцевих елементів (МКЕ) використовується для знаходження наближеного розв'язку диференціальних рівнянь (рівнянь в частинних похідних) та інтегральні рівняння. Рішення ґрунтується на усуненні похідні по часу повністю (стійкий стан проблеми), або візуалізації ПЕОМ в еквівалентну звичайних диференціальних рівнянь, яка потім розв'язується за допомогою стандартних методів, таких як метод кінцевих різниць та ін.
При рішенні диференціальних рівнянь в приватних похідних, основним завданням є створити рівняння, яке апроксимує рівняння було вивчено, але яке чисельно стабільний, що означає, що помилки у вихідних даних і проміжних обчислень не накопичуються і знищують сенс отриманого результату. Є багато способів зробити це, з різними перевагами і недоліками. Метод кінцевих елементів є хорошим вибором для рішення диференціальних рівнянь більш складних областях або коли необхідної точності змінюється протягом всього домену.
Метод кінцевої інтеграції
Кінцевий метод інтеграції (ЦФ) являє собою схему просторової дискретизації для чисельного рішення задач електромагнітного поля в часі та частотній області. Він зберігає основні топологічні властивості неперервних рівнянь, таких як збереження заряду та енергії. Посадка була запропонована в 1977 році [de] і була підвищена постійно протягом багатьох років. Цей метод охоплює повний спектр електромагнетизм (від статичних до високих частот) і оптичного застосування і є основою для комерційних інструментів моделювання.[]
Основна ідея цього підходу полягає в застосуванні рівнянь Максвелла в інтегральній формі для набору шаховому сітки. Цей метод відрізняється високою гнучкістю в геометричне моделювання та крайові обробки, а також включення довільного розподілу матеріалу і властивостей матеріалу, таких як анізотропія, нелінійність і дисперсія. Крім того, використання послідовної подвійний ортогональною сіткою (наприклад, Декартову систему координат) в поєднанні з явною часу схема інтеграції (наприклад, в чехарду-схема) призводить до обчислень і пам'яті-ефективні алгоритми, які спеціально пристосовані для перехідних поле аналізу в радіочастотних (РЧ) додатків.
Псевдо-спектральна часова область
Цей клас марширують під часу обчислювальних методів для рівнянь Максвелла використовуються дискретні перетворення Фур'є або дискретного Чебишевського перетворення для обчислення просторових похідних електричного і магнітного поля компоненти вектора, які розташовані в 2-мірна сітка або 3-D решітки, елементарні комірки. MID викликає незначне чисельну фазової швидкості анізотропії щодо помилок методом fdtd, і, отже, дозволяє проблеми набагато великі електричні розміри, щоб бути змодельовані.
Псевдо-спектральна просторова область
Pssd за вирішує рівняння Максвелла, передаючи їх вперед у вибраному просторовому напрямку. Поля проходять як функцію часу, і (можливо) будь-яких поперечних просторових вимірів. Метод псевдо-спектральний, оскільки часові похідні обчислюються в частотній області за допомогою Шпф. Тому що поля як функції часу, це дозволяє довільним дисперсії при поширенні засобів швидко і точно за зразком з мінімальними зусиллями. Однак, вибір для поширення вперед у просторі, а не під час приносить з собою деякі тонкощі, особливо якщо відображення не важливо.
Матриці ліній передачі
Передача лінійно-матричні (ТЛМ) може бути сформульована кількома способами прямим набором зосереджених елементів розв'язувана безпосередньо за схемою розрахунку (аля Спайс, HSPICE, співавт.), в ролі користувача мережі елементів або за допомогою матриці розсіювання підхід. ТЛМ-це дуже гнучкий аналіз стратегії схоже методом fdtd в можливості, хоча і більш кодів, як правило, доступні за методом fdtd двигунів.
Локально-одновимірних
Це неявний спосіб. У цьому методі, у двовимірному випадку рівняння Максвелла обчислюються в два етапи, в той час як в тривимірному випадку рівняння Максвелла діляться на три просторових координатних напрямків. Стабільність і дисперсійного аналізу тривимірної ЛОД-fdtd-методу були обговорені в деталях.
Інші методи
Розширення Власної Моди
Власна мода розширення (ЕМЭ) - це строгий двонаправлений метод моделювання електромагнітних яка спирається на розкладання електромагнітного поля на основі набору локальних мод. Коливання знаходяться шляхом розв'язання системи рівнянь Максвелла в кожному перерізі. Розширення власної моди може вирішити рівняння Максвелла в 2D і 3D і може забезпечити повністю векторний рішення за умови, що режим решателей векторної. Він пропонує дуже сильні переваги порівняно з fdtd-методу для моделювання оптичних хвилеводів, і це популярний інструмент для моделювання волоконної оптики і кремнієва фотоніка пристроїв.
Фізична оптика
Фізична оптика - це назва високочастотне наближення (короткий-довжина хвилі наближенні) широко використовується в оптиці, електротехніки та прикладної фізики. Це проміжний між метод геометричної оптики, який ігнорує хвильові ефекти, і повна хвиля електромагнетизму, який є точною теорії. Слово "фізична" означає, що вона є більш фізичної, ніж Геометрична оптика це і не є точною фізичної теорії.
Апроксимація полягає у використанні рентгенівської оптики для оцінки поля на поверхні і після включення цього поля по поверхні, щоб обчислити передану або розсіяного поля. Це схоже на борнове наближення, в тому, що дані проблеми розглядаються як збурення.
Рівномірна теорія дифракції
У однорідної теорії дифракції є високочастотний метод рішення електромагнітного розсіювання проблеми з електрично малих неоднорідностей або несуцільностей в більш ніж одному вимірюванні в одній точці.
На рівномірній теорії дифракції приблизно біля поля електромагнітні поля як квазі оптичними і використовує рентгенівського випромінювання для визначення коефіцієнтів дифракції для кожного дифрагируя об'єкт-джерело комбінованої. Ці коефіцієнти використовуються для розрахунку напруженості поля і фази для кожного напрямку від дифрагуючих точок. Ці поля додаються до інциденту поля і відбитого поля, щоб отримати повне рішення.
Перевірка
Перевірка є одним з ключових питань, з якими стикаються користувачі електромагнітного моделювання. Користувач повинен зрозуміти і освоїти дії домену її моделювання. Ця міра, "як далеко від реальності результати?"
Відповідаючи на це питання складається з трьох етапів: зіставлення результатів моделювання та аналітичні розробки, перехресне зіставлення кодів і порівняння результатів моделювання з вимірюваннями.
Порівняння результатів моделювання та аналітичного розробки
Наприклад, оцінки вартості радар-поперечний переріз пластини з аналітичною формулою:
- де A — поверхня плити і — довжина хвилі. Наступного Кривий представляючи ЕПР пластини, розрахованої на 35 ГГц може використовуватися як еталонний приклад.
Перехресне зіставлення кодів
Одним з прикладів є порівняння хреста результатів з методом моментів, і асимптотичних методів в своїй області.
Порівняння результатів моделювання з вимірюванням
Кінцевий етап перевірки проводиться порівняння між результатами вимірювань і моделювання. Наприклад, ТСК розрахунок та вимірювання з складного металевого предмета на 35 ГГц. Розрахунок реалізує йти, і ПМД по краях.
Процеси перевірки може чітко показують, що деякі відмінності можуть бути пояснені відмінності між експериментальної установки та її відтворення в середовищі моделювання.
Коди світлорозсіювання
В даний час існує багато ефективних кодів для вирішення завдань електромагнітного розсіювання. Вони перераховані як дискретних диполів коди, коди для електромагнітного розсіювання на циліндри, коди для електромагнітного розсіювання на сферах. Рішення, які є аналітичними, таких як Мії рішення для розсіювання сфер або циліндрів, можна використовувати для перевірки більше методів, що беруть участь.
Див. також
- Часткова похідна
- Мова моделювання
- Аналітична регуляризація
- Електромагнітне поле
- Електромагнітна хвиля рівняння
- Метод скінченних різниць у часовій області
- Метод кінцевих різниць в частотній області
- Теорія міє
- Фізична оптика
- Суворий поєднано-хвильовий аналіз
- Відбиття простору
- Рівномірна теорія дифракції
Посилання
- David B. Davidson, Computational Electromagnetics for RF and Microwave Engineering, Second Edition, Cambridge University Press, 2010
- Roger F. Harrington (1968). Field Computation by Moment Methods. Latest printing by IEEE Press in 1993, .
- Greengard, L; Rokhlin, V (1987). A fast algorithm for particle simulations (PDF). Journal of Computational Physics. Elsevier BV. 73 (2): 325—348. Bibcode:1987JCoPh..73..325G. doi:10.1016/0021-9991(87)90140-9. ISSN 0021-9991. (PDF) оригіналу за 1 серпня 2019.
- Rokhlin, V (1985). Rapid solution of integral equations of classical potential theory. Journal of Computational Physics. Elsevier BV. 60 (2): 187—207. Bibcode:1985JCoPh..60..187R. doi:10.1016/0021-9991(85)90002-6. ISSN 0021-9991.
- Engheta, N.; Murphy, W.D.; Rokhlin, V.; Vassiliou, M.S. (1992). The fast multipole method (FMM) for electromagnetic scattering problems. IEEE Transactions on Antennas and Propagation. Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE). 40 (6): 634—641. Bibcode:1992ITAP...40..634E. doi:10.1109/8.144597. ISSN 0018-926X.
- Ergin, A.Arif; Shanker, Balasubramaniam; Michielssen, Eric (1998). Fast Evaluation of Three-Dimensional Transient Wave Fields Using Diagonal Translation Operators. Journal of Computational Physics. Elsevier BV. 146 (1): 157—180. Bibcode:1998JCoPh.146..157E. doi:10.1006/jcph.1998.5908. ISSN 0021-9991.
- Ruehli, A.E.; Antonini, G.; Esch, J.; Ekman, J.; Mayo, A.; Orlandi, A. (2003). Nonorthogonal PEEC formulation for time- and frequency-domain EM and circuit modeling. IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility. Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE). 45 (2): 167—176. doi:10.1109/temc.2003.810804. ISSN 0018-9375.
- . Архів оригіналу за 18 серпня 2009. Процитовано 17 травня 2017.
- Mohammadian, Alireza H.; Shankar, Vijaya; Hall, William F. (1991). Computation of electromagnetic scattering and radiation using a time-domain finite-volume discretization procedure. Computer Physics Communications. Elsevier BV. 68 (1–3): 175—196. Bibcode:1991CoPhC..68..175M. doi:10.1016/0010-4655(91)90199-u. ISSN 0010-4655.
- Weiland, T. (1977). A Discretization Method for the Solution of Maxwell's Equations for Six-Component Fields. Archiv für Elektronik und Uebertragungstechnik (нім.). 31 (3): 116—120. Bibcode:1977ArElU..31..116W.
- For a recent comprehensive summary of PSTD techniques for Maxwell's equations, see Q. Liu and G. Zhao "Advances in PSTD Techniques," Chapter 17 in Computational Electrodynamics: The Finite-Difference Time-Domain Method, A. Taflove and S. C. Hagness, eds., Boston: , 2005.
- Tyrrell, J. C. A.; Kinsler, P.; New, G. H. C. (10 травня 2005). Pseudospectral spatial-domain: a new method for nonlinear pulse propagation in the few-cycle regime with arbitrary dispersion. Journal of Modern Optics. Informa UK Limited. 52 (7): 973—986. Bibcode:2005JMOp...52..973T. doi:10.1080/09500340512331334086. ISSN 0950-0340. S2CID 121604760.
- Kinsler, Paul (25 січня 2010). Optical pulse propagation with minimal approximations. Physical Review A. 81 (1): 013819. arXiv:0810.5689. Bibcode:2010PhRvA..81a3819K. doi:10.1103/physreva.81.013819. ISSN 1050-2947.
- Ahmed, I. (2008). Development of the Three-Dimensional Unconditionally Stable LOD-FDTD Method. . Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE). 56 (11): 3596—3600. Bibcode:2008ITAP...56.3596A. doi:10.1109/tap.2008.2005544. ISSN 0018-926X. S2CID 31351974.
- Ahmed, Iftikhar; Chua, Eng-Kee; Li, Er-Ping (2010). Numerical Dispersion Analysis of the Unconditionally Stable Three-Dimensional LOD-FDTD Method. IEEE Transactions on Antennas and Propagation. Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE). 58 (12): 3983—3989. Bibcode:2010ITAP...58.3983A. doi:10.1109/tap.2010.2078481. ISSN 0018-926X. S2CID 9987649.
- As an illustration, the company OKTAL-SE [ 7 січня 2002 у Wayback Machine.] made common development and cross comparison with the French research institute ONERA [ 29 січня 2011 у Wayback Machine.], comparing Method of Moment and Asymptotic methods.
- . Архів оригіналу за 7 січня 2002. Процитовано 17 травня 2017.
- . Архів оригіналу за 27 червня 2018. Процитовано 17 травня 2017.
Подальше читання
- Detailed and highly visual lecture notes and videos on Computational Electromagnetics [ 2 березня 2014 у Wayback Machine.]
- R. F. Harrington (1993). Field Computation by Moment Methods. Wiley-IEEE Press. ISBN .
- W. C. Chew; J.-M. Jin; E. Michielssen; J. Song (2001). Fast and Efficient Algorithms in Computational Electromagnetics. Artech House Publishers. ISBN .
- J. Jin (2002). The Finite Element Method in Electromagnetics, 2nd. ed. Wiley-IEEE Press. ISBN .
- and Susan C. Hagness (2005). Computational Electrodynamics: The Finite-Difference Time-Domain Method, 3rd ed. Artech House Publishers. ISBN .
Зовнішні посилання
- Обчислювальної електродинаміки у відкритий Каталог [ 4 березня 2016 у Wayback Machine.]
- Обчислювальна електродинаміка: огляд [ 15 березня 2016 у Wayback Machine.]
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Cya stattya ye sirim perekladom z inshoyi movi Mozhlivo vona stvorena za dopomogoyu mashinnogo perekladu abo perekladachem yakij nedostatno volodiye oboma movami Bud laska dopomozhit polipshiti pereklad lipen 2017 Obchislyuvalnij elektromagnetizm obchislyuvalna elektrodinamika abo elektromagnitne modelyuvannya ce proces pobudovi modelej vzayemodiyi elektromagnitnih poliv z fizichnimi ob yektami ta dovkillyam Ce zazvichaj pov yazano z vikoristannyam obchislyuvalno efektivnih nablizhen dlya sistemi rivnyan Maksvella i vikoristovuyetsya dlya rozrahunku antennih harakteristik elektromagnitnoyi sumisnosti efektivnoyi ploshi rozsiyuvannya i poshirennya elektromagnitnih hvil koli voni ne perebuvayut u vilnomu prostori Osobliva chastina obchislyuvalnogo elektromagnetizmu maye spravu z elektromagnitnim viprominennyam rozsiyanimi ta poglinutimi dribnimi chastinkami ZagalneDeyaki nayavni elektromagnitni problemi taki yak elektromagnitne rozsiyuvannya elektromagnitne viprominyuvannya modelyuvannya hvilevodiv tosho analitichno ne rozrahovuyutsya dlya bezlichi neregulyarnih geometrij yaki viyavlyayutsya v realnih pristroyah Obchislyuvalni chiselni metodi mozhut podolati nemozhlivist vivesti rishennya rivnyan Maksvella v zamknutij formi za riznih spivvidnoshen seredovish i granichnih umov Ce robit obchislyuvalnij elektromagnetizm CEM vazhlivim dlya proektuvannya i modelyuvannya anten radariv suputnikovih ta inshih sistem zv yazku nanofotonnih pristroyiv i visokoshvidkisnoyi kremniyevoyi elektroniki medichnoyi vizualizaciyi budovi anten stilnikovogo telefonu i inshih zastosuvan CEM zazvichaj virishuye zavdannya obchislennya E elektrichnogo i H magnitnogo poliv problemnoyi oblasti napriklad dlya rozrahunku diagrami spryamovanosti anteni dlya anteni dovilnoyi formi Krim togo obchislennya napryamku potoku potuzhnosti vektor Pojntinga normalni modi hvilevodu dispersiya hvil sho viroblyayutsya seredovishem i rozsiyuvannya mozhut buti obchisleni z poliv E i H Modeli CEM mozhut prijmati chi ne prijmati simetriyu sproshuyuchi strukturi realnogo svitu do idealizovanih cilindriv sfer i inshih pravilnih geometrichnih predmetiv Modeli CEM shiroko vikoristovuyut simetriyu i dozvolyayut zmenshiti rozmirnist z 3 h prostorovih vimiriv do 2D i navit 1D Postanovka zavdannya CEM na vlasni znachennya dozvolyaye rozrahuvati normalni modi u stalomu stani v strukturi Perehidni harakteristiki i efekti impulsnogo polya bilsh tochno modelyuyutsya CEM v timchasovij oblasti FDTD Vignuti geometrichni ob yekti bilsh tochno obroblyayutsya yak kincevi elementi FEM abo neortogonalni sitki Metod poshirennya promenya BPM mozhe buti virishennyam dlya potoku potuzhnosti v hvilevodah CEM zalezhit vid dodatku navit yaksho rizni metodi shodyatsya do odnogo i togo zh polya i rozpodilu potuzhnosti v modelovanij oblasti Oglyad metodivOdin z pidhodiv polyagaye v diskretizaciyi prostoru v terminah sitok yak ortogonalnih tak i neortogonalnih i rozv yazannya rivnyan Maksvella v kozhnij tochci sitki Diskretizaciya spozhivaye pam yat komp yutera a rozv yazannya rivnyan vimagaye znachnogo chasu Shirokomasshtabni zavdannya CEM stikayutsya z obmezhennyami pam yati ta procesora Z 2007 roku problemi CEM vimagayut vikoristannya superkomp yuteriv klasteriv visokoyi produktivnosti vektornih procesoriv ta abo paralelizmu Tipovi formulyuvannya ohoplyuyut abo pokrokove prohodzhennya rivnyan vsiyeyu oblastyu dlya kozhnoyi miti chasu chi za dopomogoyu inversiyi smugovoyi matrici dlya rozrahunku znachen bazisnih funkcij za modelyuvannya metodami kincevih elementiv abo matrichni dobutki pri vikoristanni metodiv perenesennya matrici abo obchislennya integraliv za vikoristannya metodu momentiv MoM chi z zastosuvannyam shvidkih peretvoren Fur ye i timchasovih iteracij u razi rozrahunku z vikoristannyam metodu rozdilenogo kroku abo BPM Vibir metodivVibir pravilnoyi tehniki dlya virishennya zavdan ye vazhlivim oskilki zastosuvannya nepravilnogo mozhe prizvesti do hibnih pidsumkiv abo rezultativ yaki vimagayut nadmirnogo obchislennya Odnak nazva tehniki ne zavzhdi govorit pro te yak vona vprovadzhena osoblivo dlya komercijnih instrumentiv yaki chasto mayut bilshe odnogo virishuvacha Devidson navodit dvi tablici yaki porivnyuyut metodi FEM MoM i FDTD v tomu viglyadi v yakomu voni zazvichaj zastosovuyutsya Odnu tablicyu priznacheno dlya vidkritoyi oblasti zavdannya viprominennya i rozsiyuvannya a insha tablicya dlya zadach z hvilevodami Rivnyannya Maksvella v giperbolichnij formi z chastkovimi pohidnimiRivnyannya Maksvella mozhna sformulyuvati yak giperbolichnu sistemu rivnyan z chastkovimi pohidnimi Ce daye dostup do potuzhnih metodiv dlya chiselnih rishen Peredbachayetsya sho hvili poshiryuyutsya v ploshini x y i obmezhuyut napryamok magnitnogo polya paralelno osi z a otzhe elektrichne pole paralelne ploshini x y Hvilya nazivayetsya poperechnoyu magnitnoyu TM hvileyu U 2D i bez polyarizacijnih chleniv rivnyannya Maksvella mozhe buti sformulovano tak t u A x u B y u C u g displaystyle frac partial partial t bar u A frac partial partial x bar u B frac partial partial y bar u C bar u bar g de u A B C viznachayutsya yak u E x E y H z displaystyle bar u left begin matrix E x E y H z end matrix right A 0 0 0 0 0 1 ϵ 0 1 m 0 displaystyle A left begin matrix 0 amp 0 amp 0 0 amp 0 amp frac 1 epsilon 0 amp frac 1 mu amp 0 end matrix right B 0 0 1 ϵ 0 0 0 1 m 0 0 displaystyle B left begin matrix 0 amp 0 amp frac 1 epsilon 0 amp 0 amp 0 frac 1 mu amp 0 amp 0 end matrix right C s ϵ 0 0 0 s ϵ 0 0 0 0 displaystyle C left begin matrix frac sigma epsilon amp 0 amp 0 0 amp frac sigma epsilon amp 0 0 amp 0 amp 0 end matrix right U comu podanni g displaystyle bar g primusova funkciya i znahoditsya v tomu zh prostori sho i u displaystyle bar u Vona mozhe vikoristovuvatisya dlya virazhennya zovnishnogo prikladenogo polya abo dlya opisu obmezhennya optimizaciyi Yak sformulovano vishe g E x c o n s t r a i n t E y c o n s t r a i n t H z c o n s t r a i n t displaystyle bar g left begin matrix E x constraint E y constraint H z constraint end matrix right g displaystyle bar g takozh mozhe buti yavno viznacheno rivnim nulyu dlya sproshennya pevnih zavdan abo dlya znahodzhennya harakternogo rozv yazku sho chasto ye pershim krokom u metodi poshuku konkretnogo neodnoridnogo rishennya Integralni rozv yazuvachi rivnyanDiskretne dipolne nablizhennya Diskretno dipolne nablizhennya ye gnuchkim metodom obchislennya rozsiyuvannya i poglinannya cilyami dovilnoyi geometriyi Formulyuvannya gruntuyetsya na integralnij formi rivnyan Maksvella DDA ye nablizhennyam kontinualnoyi meti kincevim masivom polyarizovanih tochok Tochki nabuvayut dipolni momenti u vidpovid na lokalne elektrichne pole Zvichajno dipoli vzayemodiyut odin z odnim cherez vlasni elektrichni polya tomu DDA takozh inodi nazivayut nablizhennyam pov yazanih dipoliv Otrimana u pidsumku linijna sistema rivnyan zazvichaj virishuyetsya za dopomogoyu spoluchenih gradiyentnih iteracij Matricya diskretizaciyi maye simetriyi integralna forma rivnyan Maksvella maye formu zgortki sho dozvolyaye Shvidkomu peretvorennyu Fur ye mnozhiti vektor matrici na chas iteracij spoluchenogo gradiyenta Metod momentiv metod kincevih elementiv Metod momentiv MM abo metod granichnih elementiv MGE ye chiselnim metodom rozv yazku linijnih diferencialnih rivnyan yaki buli sformulovani yak integralni rivnyannya tobto v granichnih integralnih formah Vin mozhe buti zastosovanij v bagatoh oblastyah tehniki i nauki v tomu chisli gidromehaniki akustiki elektromagnetizmu mehaniki rujnuvannya i plastichnosti MM staye vse bilsh poshirenim z 1980 h rokiv Tomu sho vin vimagaye rozrahunku lishe granichnih znachen a ne znachen na vsomu prostori ce znachno bilsh efektivno z tochki zoru obchislyuvalnih resursiv dlya zavdan z nevelikoyu poverhni do ob yemu Po suti vin pracyuye shlyahom pobudovi sitki nad modelovanoyu poverhneyu Prote dlya bagatoh problem MGE znachno obchislyuvalno mensh efektivni nizh obsyazhno diskretizacijni metodi metod kincevih elementiv metod kincevih riznic metod skinchennih ob yemiv Sposib skinchenno elementnih matric yak pravilo prizvodit do povnistyu zapovnenoyi matrici Ce oznachaye sho umovi zberigannya i obchislyuvalnij chas bude mati tendenciyu zrostati po kvadratu problema Rozmir Na vidminu vid skinchenno elementnih matric yak pravilo smugasti elementi tilki lokalno priyednano i na zberigannya vimogi do sistemi matric yak pravilo zrostayut linijno z problemoyu rozmiru Metodi stisnennya napriklad multipolnih rozkladan abo hrest adaptivnoyi aproksimaciyi iyerarhichnih matric mozhut buti vikoristani dlya virishennya takih problem hoch i cinoyu dodatkovoyi skladnosti i z uspihom kurs yakij znachnoyu miroyu zalezhit vid prirodi i geometriyi zadachi MGE zastosovuyetsya do problem dlya yakih funkciyi Grina mozhe buti obchisleno Voni zazvichaj ohoplyuyut polya v linijnih odnoridnih seredovishah Ce nakladaye znachni obmezhennya na diapazon i spilnosti problem pridatnih dlya granichnih elementiv Nelinijnosti mozhe buti vneseno v rozrobku hocha voni yak pravilo vprovadzhuyut ob yemni integrali yaki vimagayut obsyagu dlya diskretizaciyi do rishennya vityaguyuchi z chasto citovanih perevag MGE Shvidkij multipolnij metod Shvidshij multipolnij metod ShMM ye alternativoyu MM abo pidsumovuvannya Evalda Ce sposib tochnogo modelyuvannya yakij potrebuye menshe pam yati i potuzhnosti procesora nizh MM ShMM buv vpershe predstavlenij na Gringard i Rohlin ta na osnovi multipolnogo rozkladu tehniku Pershe zastosuvannya ShMM v oblasti obchislyuvalnoyi elektrodinamiki zrobiv Engheta i spivavtori 1992 ShMM takozh mozhe buti vikoristanij dlya priskorennya MM Chasovij domen plaskoyi hvili U toj chas yak shvidkij multipolnij metod korisnij dlya priskorennya MM rishennya integralnih rivnyan zi statichnim abo chastotnih harakteristik kolivalnih yader Chasovij domen plaskoyi hvili ChDPH algoritm vikoristovuye shozhi ideyi shobi prishvidshiti MM rishennya u chasovij oblasti integralnih rivnyan sho vrahovuyut zapiznennya ChDPH angl PWTD algoritm bulo vvedeno 1998 roku Ergin i Michielssen Metod ekvivalentnoyi shemi chastkovogo elementu Metod ekvivalentnoyi shemi chastkovogo elementu MESChE ce 3D metod povno hvilovogo modelyuvannya yakij pidhodit dlya zmishanogo elektromagnitnogo ta shemnogo analizu Na vidminu vid MM MESChE povnij spektr sposib diye vid postijnogo strumu do maksimalnoyi chastoti viznachayetsya zacheplennya U MESChE integralnogo rivnyannya interpretuyetsya yak napruga zakon Kirhgofa zastosovuyetsya do osnovnih MESChE klitin sho prizvede do povnoyi lanki rishennya dlya 3D geometriyi Ekvivalentna shema rozrobki dozvolyaye vikoristovuvati dodatkovi speciyi tipu elementiv shemi mozhut buti vklyucheni Krim togo modelej i analiz stavlyatsya yak do chasovij ta chastotnij oblastyah Lanka rivnyan v rezultati MESChE model legko pobuduvati vikoristovuyuchi modifikovanij cikl analizu mda abo modifikovanogo vuzlovogo analizu MNA formulyuvannya Krim zabezpechennya pryamogo potochnogo rishennya vona maye j ryad inshih perevag pered MM analizom dlya danogo klasu zadach z bud yakim tipom lancyuga element mozhe buti vnesenij prostim sposobom za dopomogoyu vidpovidnih matrichnih shtampiv U MESChE sposib neshodavno bula rozshirena shobi vnesti neortogonalnu geometriyu cya model rozshirennya yaka uzgodzhuyetsya z klasichnimi ortogonalnimi formulyuvanni vklyuchaye v Manhetteni podannya geometrij na dodatok do bilsh zagalnim chotirikutnih i shestigrannih elementiv Ce dopomagaye v pidtrimci chislo nevidomih yak minimum i takim chinom zmenshuye chas rozrahunkiv pri neortogonalnoyi geometriyi Rozv yazuvachi diferencialnih rivnyanRizniceva chasova oblast Skinchennih riznic u chasovij oblasti metodom fdtd ye populyarnim cem tehnika Ce legko zrozumiti Vona maye viklyuchno prostu realizaciyu na povnu hvilyu virishuvach Ce yak minimum na poryadok menshe roboti po vprovadzhennyu bazovogo metodu pri vikoristanni rozv yazuvacha nizh abo FEM abo mama virishuvach Metodom fdtd yedinij metod de odna lyudina mozhe realno realizuvati sebe v rozumni termini ale navit todi ce bude dosit specifichna problema oskilki vona ye timchasovij oblasti metodom rishennya mozhut ohoplyuvati shirokij diapazon chastot za dopomogoyu odnogo progonu modelyuvannya za umovi chasovij krok dosit malij shob zadovolniti Najkvista Shennona teorema vibirki dlya neobhidnoyi visokoyi chastoti Metodom fdtd nalezhit v zagalnomu klasi na osnovi sitki diferencialnoyi chasovij oblasti chiselnih metodiv modelyuvannya Sistemi rivnyan Maksvella v diferencialnih forma zminyuyutsya v Centralno riznicevih rivnyan diskretizaciyi j realizovana u programnomu zabezpechenni Rivnyannya virishuyutsya v ciklichnomu poryadku elektrichne pole virishuyetsya v danij moment chasu to magnitne pole bude virishena v nastupnij moment chasu i proces povtoryuyetsya znovu i znovu Osnovnim metodom fdtd algoritm shodit do osnovopolozhnoyu 1966 paperi z Kejnom Ji v standarti IEEE ugodi z anteni i rozpovsyudzhennya Allen Taflove viniklo poznachennya metod skinchennih riznic u chasovij oblasti ta vidpovidnij metodom fdtd skorochennya v 1980 statti v IEEE ugodi z elektromagnitnoyi sumisnosti Priblizno z 1990 roku metodom fdtd prijomi vinikli yak osnovnij zasib dlya modelyuvannya bagatoh naukovih i tehnichnih problem usunennya elektromagnitnih hvilovih vzayemodij z materialnimi strukturami Efektivna metodika zasnovana na chasovij oblasti kincevogo obsyagu diskretizaciyi procedura bula vvedena v mohammadian visloviv spivavt u 1991 roci strum metodom fdtd modelyuvannya dodatkiv diapazon vid postijnogo strumu ultranizkie chastoti geofiziki z uchastyu vsiyeyi Zemli ionosferi hvilevodu z dopomogoyu mikrohvil radiolokacijnu pomitnist tehniki anteni bezdrotovi komunikacijni pristroyi cifrovi mizhblochni kabeli biomedichnoyi vizualizaciyi obrobki dlya vidimogo svitla fotonni kristali nanoplazmonika solitoni i biofotoniki Blizko 30 komercijnih i universitetu rozrobili paketi programnogo zabezpechennya dostupni Multirozv yazka chasovogo domenu MSPD ye adaptivna alternativa skinchennih riznic u chasovij oblasti metodom metodom fdtd na osnovi vejvlet analizu Metod kincevih elementiv Danij metod kincevih elementiv MKE vikoristovuyetsya dlya znahodzhennya nablizhenogo rozv yazku diferencialnih rivnyan rivnyan v chastinnih pohidnih ta integralni rivnyannya Rishennya gruntuyetsya na usunenni pohidni po chasu povnistyu stijkij stan problemi abo vizualizaciyi PEOM v ekvivalentnu zvichajnih diferencialnih rivnyan yaka potim rozv yazuyetsya za dopomogoyu standartnih metodiv takih yak metod kincevih riznic ta in Pri rishenni diferencialnih rivnyan v privatnih pohidnih osnovnim zavdannyam ye stvoriti rivnyannya yake aproksimuye rivnyannya bulo vivcheno ale yake chiselno stabilnij sho oznachaye sho pomilki u vihidnih danih i promizhnih obchislen ne nakopichuyutsya i znishuyut sens otrimanogo rezultatu Ye bagato sposobiv zrobiti ce z riznimi perevagami i nedolikami Metod kincevih elementiv ye horoshim viborom dlya rishennya diferencialnih rivnyan bilsh skladnih oblastyah abo koli neobhidnoyi tochnosti zminyuyetsya protyagom vsogo domenu Metod kincevoyi integraciyi Kincevij metod integraciyi CF yavlyaye soboyu shemu prostorovoyi diskretizaciyi dlya chiselnogo rishennya zadach elektromagnitnogo polya v chasi ta chastotnij oblasti Vin zberigaye osnovni topologichni vlastivosti neperervnih rivnyan takih yak zberezhennya zaryadu ta energiyi Posadka bula zaproponovana v 1977 roci de i bula pidvishena postijno protyagom bagatoh rokiv Cej metod ohoplyuye povnij spektr elektromagnetizm vid statichnih do visokih chastot i optichnogo zastosuvannya i ye osnovoyu dlya komercijnih instrumentiv modelyuvannya vidsutnye v dzhereli Osnovna ideya cogo pidhodu polyagaye v zastosuvanni rivnyan Maksvella v integralnij formi dlya naboru shahovomu sitki Cej metod vidriznyayetsya visokoyu gnuchkistyu v geometrichne modelyuvannya ta krajovi obrobki a takozh vklyuchennya dovilnogo rozpodilu materialu i vlastivostej materialu takih yak anizotropiya nelinijnist i dispersiya Krim togo vikoristannya poslidovnoyi podvijnij ortogonalnoyu sitkoyu napriklad Dekartovu sistemu koordinat v poyednanni z yavnoyu chasu shema integraciyi napriklad v chehardu shema prizvodit do obchislen i pam yati efektivni algoritmi yaki specialno pristosovani dlya perehidnih pole analizu v radiochastotnih RCh dodatkiv Psevdo spektralna chasova oblast Cej klas marshiruyut pid chasu obchislyuvalnih metodiv dlya rivnyan Maksvella vikoristovuyutsya diskretni peretvorennya Fur ye abo diskretnogo Chebishevskogo peretvorennya dlya obchislennya prostorovih pohidnih elektrichnogo i magnitnogo polya komponenti vektora yaki roztashovani v 2 mirna sitka abo 3 D reshitki elementarni komirki MID viklikaye neznachne chiselnu fazovoyi shvidkosti anizotropiyi shodo pomilok metodom fdtd i otzhe dozvolyaye problemi nabagato veliki elektrichni rozmiri shob buti zmodelovani Psevdo spektralna prostorova oblast Pssd za virishuye rivnyannya Maksvella peredayuchi yih vpered u vibranomu prostorovomu napryamku Polya prohodyat yak funkciyu chasu i mozhlivo bud yakih poperechnih prostorovih vimiriv Metod psevdo spektralnij oskilki chasovi pohidni obchislyuyutsya v chastotnij oblasti za dopomogoyu Shpf Tomu sho polya yak funkciyi chasu ce dozvolyaye dovilnim dispersiyi pri poshirenni zasobiv shvidko i tochno za zrazkom z minimalnimi zusillyami Odnak vibir dlya poshirennya vpered u prostori a ne pid chas prinosit z soboyu deyaki tonkoshi osoblivo yaksho vidobrazhennya ne vazhlivo Matrici linij peredachi Peredacha linijno matrichni TLM mozhe buti sformulovana kilkoma sposobami pryamim naborom zoseredzhenih elementiv rozv yazuvana bezposeredno za shemoyu rozrahunku alya Spajs HSPICE spivavt v roli koristuvacha merezhi elementiv abo za dopomogoyu matrici rozsiyuvannya pidhid TLM ce duzhe gnuchkij analiz strategiyi shozhe metodom fdtd v mozhlivosti hocha i bilsh kodiv yak pravilo dostupni za metodom fdtd dviguniv Lokalno odnovimirnih Ce neyavnij sposib U comu metodi u dvovimirnomu vipadku rivnyannya Maksvella obchislyuyutsya v dva etapi v toj chas yak v trivimirnomu vipadku rivnyannya Maksvella dilyatsya na tri prostorovih koordinatnih napryamkiv Stabilnist i dispersijnogo analizu trivimirnoyi LOD fdtd metodu buli obgovoreni v detalyah Inshi metodiRozshirennya Vlasnoyi Modi Vlasna moda rozshirennya EME ce strogij dvonapravlenij metod modelyuvannya elektromagnitnih yaka spirayetsya na rozkladannya elektromagnitnogo polya na osnovi naboru lokalnih mod Kolivannya znahodyatsya shlyahom rozv yazannya sistemi rivnyan Maksvella v kozhnomu pererizi Rozshirennya vlasnoyi modi mozhe virishiti rivnyannya Maksvella v 2D i 3D i mozhe zabezpechiti povnistyu vektornij rishennya za umovi sho rezhim reshatelej vektornoyi Vin proponuye duzhe silni perevagi porivnyano z fdtd metodu dlya modelyuvannya optichnih hvilevodiv i ce populyarnij instrument dlya modelyuvannya volokonnoyi optiki i kremniyeva fotonika pristroyiv Fizichna optika Fizichna optika ce nazva visokochastotne nablizhennya korotkij dovzhina hvili nablizhenni shiroko vikoristovuyetsya v optici elektrotehniki ta prikladnoyi fiziki Ce promizhnij mizh metod geometrichnoyi optiki yakij ignoruye hvilovi efekti i povna hvilya elektromagnetizmu yakij ye tochnoyu teoriyi Slovo fizichna oznachaye sho vona ye bilsh fizichnoyi nizh Geometrichna optika ce i ne ye tochnoyu fizichnoyi teoriyi Aproksimaciya polyagaye u vikoristanni rentgenivskoyi optiki dlya ocinki polya na poverhni i pislya vklyuchennya cogo polya po poverhni shob obchisliti peredanu abo rozsiyanogo polya Ce shozhe na bornove nablizhennya v tomu sho dani problemi rozglyadayutsya yak zburennya Rivnomirna teoriya difrakciyi U odnoridnoyi teoriyi difrakciyi ye visokochastotnij metod rishennya elektromagnitnogo rozsiyuvannya problemi z elektrichno malih neodnoridnostej abo nesucilnostej v bilsh nizh odnomu vimiryuvanni v odnij tochci Na rivnomirnij teoriyi difrakciyi priblizno bilya polya elektromagnitni polya yak kvazi optichnimi i vikoristovuye rentgenivskogo viprominyuvannya dlya viznachennya koeficiyentiv difrakciyi dlya kozhnogo difragiruya ob yekt dzherelo kombinovanoyi Ci koeficiyenti vikoristovuyutsya dlya rozrahunku napruzhenosti polya i fazi dlya kozhnogo napryamku vid difraguyuchih tochok Ci polya dodayutsya do incidentu polya i vidbitogo polya shob otrimati povne rishennya PerevirkaPerevirka ye odnim z klyuchovih pitan z yakimi stikayutsya koristuvachi elektromagnitnogo modelyuvannya Koristuvach povinen zrozumiti i osvoyiti diyi domenu yiyi modelyuvannya Cya mira yak daleko vid realnosti rezultati Vidpovidayuchi na ce pitannya skladayetsya z troh etapiv zistavlennya rezultativ modelyuvannya ta analitichni rozrobki perehresne zistavlennya kodiv i porivnyannya rezultativ modelyuvannya z vimiryuvannyami Porivnyannya rezultativ modelyuvannya ta analitichnogo rozrobki Napriklad ocinki vartosti radar poperechnij pereriz plastini z analitichnoyu formuloyu RCS Plate 4 p A 2 l 2 displaystyle text RCS text Plate frac 4 pi A 2 lambda 2 dd de A poverhnya pliti i l displaystyle lambda dovzhina hvili Nastupnogo Krivij predstavlyayuchi EPR plastini rozrahovanoyi na 35 GGc mozhe vikoristovuvatisya yak etalonnij priklad Perehresne zistavlennya kodiv Odnim z prikladiv ye porivnyannya hresta rezultativ z metodom momentiv i asimptotichnih metodiv v svoyij oblasti Porivnyannya rezultativ modelyuvannya z vimiryuvannyam Kincevij etap perevirki provoditsya porivnyannya mizh rezultatami vimiryuvan i modelyuvannya Napriklad TSK rozrahunok ta vimiryuvannya z skladnogo metalevogo predmeta na 35 GGc Rozrahunok realizuye jti i PMD po krayah Procesi perevirki mozhe chitko pokazuyut sho deyaki vidminnosti mozhut buti poyasneni vidminnosti mizh eksperimentalnoyi ustanovki ta yiyi vidtvorennya v seredovishi modelyuvannya Kodi svitlorozsiyuvannyaV danij chas isnuye bagato efektivnih kodiv dlya virishennya zavdan elektromagnitnogo rozsiyuvannya Voni pererahovani yak diskretnih dipoliv kodi kodi dlya elektromagnitnogo rozsiyuvannya na cilindri kodi dlya elektromagnitnogo rozsiyuvannya na sferah Rishennya yaki ye analitichnimi takih yak Miyi rishennya dlya rozsiyuvannya sfer abo cilindriv mozhna vikoristovuvati dlya perevirki bilshe metodiv sho berut uchast Div takozhChastkova pohidna Mova modelyuvannya Analitichna regulyarizaciya Elektromagnitne pole Elektromagnitna hvilya rivnyannya Metod skinchennih riznic u chasovij oblasti Metod kincevih riznic v chastotnij oblasti Teoriya miye Fizichna optika Suvorij poyednano hvilovij analiz Vidbittya prostoru Rivnomirna teoriya difrakciyiPosilannyaDavid B Davidson Computational Electromagnetics for RF and Microwave Engineering Second Edition Cambridge University Press 2010 Roger F Harrington 1968 Field Computation by Moment Methods Latest printing by IEEE Press in 1993 ISBN 0780310144 Greengard L Rokhlin V 1987 A fast algorithm for particle simulations PDF Journal of Computational Physics Elsevier BV 73 2 325 348 Bibcode 1987JCoPh 73 325G doi 10 1016 0021 9991 87 90140 9 ISSN 0021 9991 PDF originalu za 1 serpnya 2019 Rokhlin V 1985 Rapid solution of integral equations of classical potential theory Journal of Computational Physics Elsevier BV 60 2 187 207 Bibcode 1985JCoPh 60 187R doi 10 1016 0021 9991 85 90002 6 ISSN 0021 9991 Engheta N Murphy W D Rokhlin V Vassiliou M S 1992 The fast multipole method FMM for electromagnetic scattering problems IEEE Transactions on Antennas and Propagation Institute of Electrical and Electronics Engineers IEEE 40 6 634 641 Bibcode 1992ITAP 40 634E doi 10 1109 8 144597 ISSN 0018 926X Ergin A Arif Shanker Balasubramaniam Michielssen Eric 1998 Fast Evaluation of Three Dimensional Transient Wave Fields Using Diagonal Translation Operators Journal of Computational Physics Elsevier BV 146 1 157 180 Bibcode 1998JCoPh 146 157E doi 10 1006 jcph 1998 5908 ISSN 0021 9991 Ruehli A E Antonini G Esch J Ekman J Mayo A Orlandi A 2003 Nonorthogonal PEEC formulation for time and frequency domain EM and circuit modeling IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility Institute of Electrical and Electronics Engineers IEEE 45 2 167 176 doi 10 1109 temc 2003 810804 ISSN 0018 9375 Arhiv originalu za 18 serpnya 2009 Procitovano 17 travnya 2017 Mohammadian Alireza H Shankar Vijaya Hall William F 1991 Computation of electromagnetic scattering and radiation using a time domain finite volume discretization procedure Computer Physics Communications Elsevier BV 68 1 3 175 196 Bibcode 1991CoPhC 68 175M doi 10 1016 0010 4655 91 90199 u ISSN 0010 4655 Weiland T 1977 A Discretization Method for the Solution of Maxwell s Equations for Six Component Fields Archiv fur Elektronik und Uebertragungstechnik nim 31 3 116 120 Bibcode 1977ArElU 31 116W For a recent comprehensive summary of PSTD techniques for Maxwell s equations see Q Liu and G Zhao Advances in PSTD Techniques Chapter 17 in Computational Electrodynamics The Finite Difference Time Domain Method A Taflove and S C Hagness eds Boston 2005 Tyrrell J C A Kinsler P New G H C 10 travnya 2005 Pseudospectral spatial domain a new method for nonlinear pulse propagation in the few cycle regime with arbitrary dispersion Journal of Modern Optics Informa UK Limited 52 7 973 986 Bibcode 2005JMOp 52 973T doi 10 1080 09500340512331334086 ISSN 0950 0340 S2CID 121604760 Kinsler Paul 25 sichnya 2010 Optical pulse propagation with minimal approximations Physical Review A 81 1 013819 arXiv 0810 5689 Bibcode 2010PhRvA 81a3819K doi 10 1103 physreva 81 013819 ISSN 1050 2947 Ahmed I 2008 Development of the Three Dimensional Unconditionally Stable LOD FDTD Method Institute of Electrical and Electronics Engineers IEEE 56 11 3596 3600 Bibcode 2008ITAP 56 3596A doi 10 1109 tap 2008 2005544 ISSN 0018 926X S2CID 31351974 Ahmed Iftikhar Chua Eng Kee Li Er Ping 2010 Numerical Dispersion Analysis of the Unconditionally Stable Three Dimensional LOD FDTD Method IEEE Transactions on Antennas and Propagation Institute of Electrical and Electronics Engineers IEEE 58 12 3983 3989 Bibcode 2010ITAP 58 3983A doi 10 1109 tap 2010 2078481 ISSN 0018 926X S2CID 9987649 As an illustration the company OKTAL SE 7 sichnya 2002 u Wayback Machine made common development and cross comparison with the French research institute ONERA 29 sichnya 2011 u Wayback Machine comparing Method of Moment and Asymptotic methods Arhiv originalu za 7 sichnya 2002 Procitovano 17 travnya 2017 Arhiv originalu za 27 chervnya 2018 Procitovano 17 travnya 2017 Podalshe chitannyaDetailed and highly visual lecture notes and videos on Computational Electromagnetics 2 bereznya 2014 u Wayback Machine R F Harrington 1993 Field Computation by Moment Methods Wiley IEEE Press ISBN 0 7803 1014 4 W C Chew J M Jin E Michielssen J Song 2001 Fast and Efficient Algorithms in Computational Electromagnetics Artech House Publishers ISBN 1 58053 152 0 J Jin 2002 The Finite Element Method in Electromagnetics 2nd ed Wiley IEEE Press ISBN 0 471 43818 9 and Susan C Hagness 2005 Computational Electrodynamics The Finite Difference Time Domain Method 3rd ed Artech House Publishers ISBN 1 58053 832 0 Zovnishni posilannyaObchislyuvalnoyi elektrodinamiki u vidkritij Katalog 4 bereznya 2016 u Wayback Machine Obchislyuvalna elektrodinamika oglyad 15 bereznya 2016 u Wayback Machine