Die Präsentation wird geladen. Bitte warten

Die Präsentation wird geladen. Bitte warten

1 Dr. R. Marklein - NFT II - SS 2003 Numerical Methods of Electromagnetic Field Theory II (NFT II) Numerische Methoden der Elektromagnetischen Feldtheorie.

Ähnliche Präsentationen


Präsentation zum Thema: "1 Dr. R. Marklein - NFT II - SS 2003 Numerical Methods of Electromagnetic Field Theory II (NFT II) Numerische Methoden der Elektromagnetischen Feldtheorie."—  Präsentation transkript:

1 1 Dr. R. Marklein - NFT II - SS 2003 Numerical Methods of Electromagnetic Field Theory II (NFT II) Numerische Methoden der Elektromagnetischen Feldtheorie II (NFT II) / 1st Lecture / 1. Vorlesung Universität Kassel Fachbereich Elektrotechnik / Informatik (FB 16) Fachgebiet Theoretische Elektrotechnik (FG TET) Wilhelmshöher Allee 71 Büro: Raum 2113 / 2115 D Kassel Dr.-Ing. René Marklein University of Kassel Dept. Electrical Engineering / Computer Science (FB 16) Electromagnetic Field Theory (FG TET) Wilhelmshöher Allee 71 Office: Room 2113 / 2115 D Kassel

2 2 Dr. R. Marklein - NFT II - SS 2003 Contents - Numerical Methods I – Direct Numerical Methods / Inhalt - Numerische Methoden I – Direkte Numerische Methoden Finite Difference (FD) Method / Finite Differenzen (FD) Methode Finite Difference Time Domain (FDTD) Method / Methode der Finiten Differenzen im Zeitbereich Finite Element (FE) Method / Finite Elemente (FE) Methode Finite Volume (FV) Method / Finite Volumen (FV) Methode Finite Integration Technique (FIT) / Finite Integrationstechnik (FIT) Method of Moments (MOM) / Momenten-Methode (MOM)

3 3 Dr. R. Marklein - NFT II - SS 2003 Contents - Numerical Methods II / Inhalt - Numerische Methoden II Scalar and Electromagnetic Huygens Principle / Skalares und elektromagnetisches Huygenssches Prinzip Scalar Integral Equations of the 1. and 2. Kind / Skalare Integralgleichungen der 1. und 2. Art Electromagnetic Integral Equations (EFIE, MFIE, CFIE) / Elektromagnetische Integralgleichungen (EFIE, MFIE, CFIE) Method of Moments (MOM) / Momenten-Methode (MOM) Conjugate Gradient (CG) Method / Konjugierte Gradientenmethode Conjugate Gradient-Fast Fourier Transform (CG-FFT) Method / Konjugierte Gradienten-Schnelle Fourier-Transformationsmethode Finite Element (FE) Method / Finite Elemente Methode Finite Volume (FV) Method / Finite Volumen Methode

4 4 Dr. R. Marklein - NFT II - SS 2003 Scalar Scattering Problem (Outline) – Boundary and Transition Conditions / Skalares Streuproblem (Überblick) – Rand- und Übergangsbedingungen Scatterer / Streuer The Total Wavefield must Satisfy at the Boundary of the Scatterer: Transition Conditions for a Penetrable Scatterer Boundary Conditions for a Perfect Scatterer / Das Gesamtwellenfeld muss die folgend Bedingungen am Streuerrand erfüllen: Übergangsbedingungen für einen penetrablen Streuer Randbedingungen für ein idealen Streuer Perfect Scatterer / Idealer Streuer Scatterer / Streuer Penetrable Scatterer / Penetrabler Streuer

5 5 Dr. R. Marklein - NFT II - SS 2003 Scalar Scattering Problem (Outline) – Boundary and Transition Conditions / Skalares Streuproblem (Überblick) – Rand- und Übergangsbedingungen Scatterer / Streuer Perfect Scatterer / Idealer Streuer Scatterer / Streuer Penetrable Scatterer / Penetrabler Streuer

6 6 Dr. R. Marklein - NFT II - SS 2003 Electromagnetic (EM) Scattering Problem / Elektromagnetisches (EM) Streuproblem Source / Quelle Incident wavefield / Einfallendes Wellenfeld Scattered wavefield (Scattered Field) / Gestreutes Wellenfeld (Streufeld) Total Wavefield (Total Field) / Gesamtes Wellenfeld (Gesamtfeld) Scatterer / Streuer Superposition of Incident and Scattered Wavefield / Superposition von einfallenden und gestreutem Wellenfeld

7 7 Dr. R. Marklein - NFT II - SS 2003 Electromagnetic Scattering Problem (Outline) – Boundary and Transition Conditions / Electromagnetic Streuproblem (Überblick) – Rand- und Übergangsbedingungen Scatterer / Streuer The Total Wavefield must Satisfy at the Boundary of the Scatterer: Transition Conditions for a Penetrable Scatterer Boundary Conditions for a Perfect Scatterer / Das Gesamtwellenfeld muss die folgend Bedingungen am Streuerrand erfüllen: Übergangsbedingungen für einen penetrablen Streuer Randbedingungen für ein idealen Streuer Perfect Scatterer / Idealer Streuer Scatterer / Streuer Penetrable Scatterer / Penetrabler Streuer

8 8 Dr. R. Marklein - NFT II - SS 2003 Electromagnetic (EM) Scattering Problem / Elektromagnetisches (EM) Streuproblem Antenna / Antenne Incident wavefield / Einfallendes Wellenfeld Scattered wavefield (Scattered Field) / Gestreutes Wellenfeld (Streufeld) Total Wavefield (Total Field) / Gesamtes Wellenfeld (Gesamtfeld) Scatterer / Streuer Boundary conditions / Randbedingungen PEC: perfectly electrically conducting / IEL: ideal elektrisch leitend Unknown induced electric surface current density / Unbekannten induzierten elektrischer Flächenstrom

9 9 Dr. R. Marklein - NFT II - SS 2003 Diffraction of an EM Plane Wave on a Circular PEC Cylinder – TM Case / Beugung einer EM Ebenen Welle an einem kreisrunden IEL-Zylinder – TM-Fall Real Part / Realteil Imaginary Part / Imaginärteil Magnitude / Betrag Incident Field / Einfallendes Feld Scattered Field / Streufeld Total Field / Gesamtfeld

10 10 Dr. R. Marklein - NFT II - SS 2003 Scalar Huygens Principle – Scalar Wave Fields Skalares Huygenssches Prinzip – Skalare Wellenfelder Source volume / Quellvolumen Scalar 3-D Greens function of free-space / Skalare 3D-Greensche Funktion des Freiraumes Helmholtz Equation – Reduced Wave Equation / Helmholtz-Gleichung – Reduzierte Wellengleichung Wave Number / Wellenzahl Sommerfelds Radiation Condition / Sommerfeldsche Ausstrahlungsbedingung

11 11 Dr. R. Marklein - NFT II - SS 2003 Scalar Huygens Principle – Helmholtz Integral / Skalares Huygenssches Prinzip – Helmholtz-Integral Outward pointing surface unit normal vector / Nach außen zeigende Flächeneinheitsnormalenvektor

12 12 Dr. R. Marklein - NFT II - SS 2003 Scalar Huygens Principle – Representation Theorem / Skalares Huygenssches Prinzip – Repräsentationstheorem Superposition of point (spherical) and dipole wavelets / Superposition von punktförmigen (kugelförmigen) und dipolförmigen Wellen Outward pointing surface unit normal vector / Nach außen zeigende Flächeneinheitsnormalenvektor For / Für we obtain the so-called representations theorem / erhalten wir das so genannte Repräsentationstheorem Source volume / Quellvolumen Volume enclosing the source volume / Volumen, welches das Quellvolumen umschließt Dipole wavelets / Dipolförmige Welle Point (spherical) wavelet / Punktförmige (kugelförmige) Welle Scalar 3-D Greens function of free-space / Skalare 3D-Greensche Funktion des Freiraumes

13 13 Dr. R. Marklein - NFT II - SS 2003 Scalar Huygens Principle – Extinction Theorem / Skalares Huygenssches Prinzip – (Aus)Löschungsstheorem Superposition of point (spherical) and dipole wavelets / Superposition von punktförmigen (kugelförmigen) und dipolförmigen Wellen Outward pointing surface unit normal vector / Nach außen zeigende Flächeneinheitsnormalenvektor For / Für we obtain the so-called representations theorem / erhalten wir das so genannte Repräsentationstheorem Source volume / Quellvolumen Volume enclosing the source volume / Volumen, welches das Quellvolumen umschließt Scalar 3-D Greens function of free-space / Skalare 3D-Greensche Funktion des Freiraumes This means, that inside the volume V the Huygens wavelets interfere to zero. This zero wave field is called a null field (null field method) / Dies bedeutet, dass innerhalb des Volumens V die Huygens-Wellen (Wavelets) zu null interferieren. Dieses Null-Wellenfeld wird Nullfeld genannt (Nullfeld-Methode). Dipole wavelets / Dipolförmige Welle Point (spherical) wavelet / Punktförmige (kugelförmige) Welle

14 14 Dr. R. Marklein - NFT II - SS 2003 Scalar Huygens Principle – Direct Scattering Problem / Skalares Huygenssches Prinzip – Direktes Streuproblem Null field inside the scatterer / Nullfeld innerhalb des Streuers

15 15 Dr. R. Marklein - NFT II - SS 2003 Scalar Huygens Principle – Direct Scattering Problem / Skalares Huygenssches Prinzip – Direktes Streuproblem Normal Derivative / Normalenableitung

16 16 Dr. R. Marklein - NFT II - SS 2003 Scalar Integral Equations of the 1st and 2nd Kind / Skalare Integralgleichungen der 1. und 2. Art Null field inside the scatterer / Nullfeld innerhalb des Streuers

17 17 Dr. R. Marklein - NFT II - SS 2003 Scalar Integral Equations of the 1st and 2nd Kind / Skalare Integralgleichungen der 1. und 2. Art Null field inside the scatterer / Nullfeld innerhalb des Streuers For Perfect (Non-Penetrable) Scatterer we can prescribe one of the following Boundary Conditions: / Für einen ideal (nicht penetrablen) Streuer können wir eines der beiden folgenden Randbedingungen vorgeben: 1.Dirichlet Boundary Condition / Dirichlet-Randbedingung 2.Neumann Boundary Condition / Neumann-Randbedingung

18 18 Dr. R. Marklein - NFT II - SS 2003 Scalar Fredholm Integral Equation of 1st Kind / Skalare Fredholm Integralgleichung der 1. Art 1. Dirichlet Boundary Condition / Dirichlet-Randbedingung Fredholm Integral Equation of the 1st Kind / Fredholmsche Integralgleichung der 1. Art Unknown / Unbekannt

19 19 Dr. R. Marklein - NFT II - SS 2003 Scalar Integral Equations of the 2nd Kind / Skalare Integralgleichungen der 2. Art 2. Neumann Boundary Condition / Neumann-Randbedingung Fredholm Integral Equation of the 2nd Kind / Fredholmsche Integralgleichung der 2. Art Unknown / Unbekannt Unknown / Unbekannt The Unknown Field Appears Inside and Outside the Integral / Das unbekannte Feld steht außerhalb und innerhalb des Integrals

20 20 Dr. R. Marklein - NFT II - SS 2003 Scalar Integral Equations of the 1st and 2nd Kind / Skalare Integralgleichungen der 1. und 2. Art Fredholm Integral Equation of the 1st Kind / Fredholmsche Integralgleichung der 1. Art Unknown / Unbekannt Fredholm Integral Equation of the 2nd Kind / Fredholmsche Integralgleichung der 2. Art Unknown / Unbekannt Unknown / Unbekannt

21 21 Dr. R. Marklein - NFT II - SS 2003 Solution of the Scalar Integral Equations of the 1st and 2nd Kind / Lösung der skalaren Integralgleichungen der 1. und 2. Art Fredholm Integral Equation of the 1st Kind / Fredholmsche Integralgleichung der 1. Art Fredholm Integral Equation of the 2nd Kind / Fredholmsche Integralgleichung der 2. Art Discretization (Method of Moments) / Diskretisierung (Momenten-Methode) Discretization (Method of Moments) / Diskretisierung (Momenten-Methode)

22 22 Dr. R. Marklein - NFT II - SS 2003 PEC Scatterer: – Franz, Stratton-Chu, and Franz-Lamor Version of EFIE and MFIE / IEL Streuer: Franz, Stratton-Chu und Franz-Lamor Version von EFIE und MFIE Different versions of EFIE and MFIE (for ) / Verschiedene Versionen von EFIE und MFIE (für ): Null field inside the scatterer / Nullfeld innerhalb des Streuers Franz version / Franz-Version: Stratton-Chu version / Stratton-Chu-Version: Franz-Larmor version / Franz-Larmor-Version: Boundary condition for / Randbedingung für Direct scattering problem for PEC scatterer / Direktes Streuproblem für IEL Streuer

23 23 Dr. R. Marklein - NFT II - SS 2003 PMC Scatterer: – Franz, Stratton-Chu, and Franz-Lamor Version of EFIE and MFIE / IML Streuer: Franz, Stratton-Chu und Franz-Lamor Version von EFIE und MFIE Different versions of EFIE and MFIE (for ) / Verschiedene Versionen von EFIE und MFIE (für ): Null field inside the scatterer / Nullfeld innerhalb des Streuers Franz version / Franz-Version: Stratton-Chu version / Stratton-Chu-Version: Franz-Larmor version / Franz-Larmor-Version: Boundary condition for / Randbedingung für Direct scattering problem for PEC scatterer / Direktes Streuproblem für IEL Streuer

24 24 Dr. R. Marklein - NFT II - SS 2003 EM Scattering by a Perfectly Electrically Conducting Cylinder: EFIE Discretized in the 2-D TM Case with Pulse Basis and Delta Testing Functions / EM-Streuung an einem ideal elektrisch leitendem Zylinder: EFIE diskretisiert im 2D-TM-Fall mit Impuls- Basisfunktionen und Delta-Testfunktionen Source / Quelle PEC Cylinder / IEL Zylinder 2-D Case / 2D-Fall Scalar 2-D Greens function of free-space / Skalare 2D-Greensche Funktion des Freiraumes 2-D TM EFIE / 2D-TM-EFIE

25 25 Dr. R. Marklein - NFT II - SS 2003 End of Lecture 1 / Ende der 1. Vorlesung


Herunterladen ppt "1 Dr. R. Marklein - NFT II - SS 2003 Numerical Methods of Electromagnetic Field Theory II (NFT II) Numerische Methoden der Elektromagnetischen Feldtheorie."

Ähnliche Präsentationen


Google-Anzeigen