Dergiler / European Journal of Engineering and Applied Sciences / 2019 / Cilt: 2 - Sayı: 1
Elektromanyetik Dalga Yayılımının Uzaysal-Spektral Analizi
- Sayfa
- 15–18
- DOI
- —
Özet
Farklı elektrofiziksel özelliklere sahip lineer, homojen ve izotrop ortamlarda elektromanyetik dalga (EMW) yayılmasının transient analizi için zamanda sonlu farklar metodu (FDTD) gibi sayısal yöntemler önem arz etmektedir. Bununla birlikte, transient analiz yöntemleri, anizotropik ortamdaki dalga yayılımının spektral özelliklerinin analizi için pek etkili değildir. Bu nedenle, elektromanyetik dalganın yayıldığı bir ortamda, ortam parametrelerinin frekansa bağımlılığını (𝜀𝑎-elektrik geçirgenlik, 𝜇𝑎-manyetik geçirgenlik ve 𝜎-iletkenlik) dikkate almak için, frekans bağımlı FD-FDTD yöntemleri ((FD)2TD) önerilmiştir. Ayrıca, problemin çözümü esnasında oluşan yüksek işlemsel karmaşıklık ve kararlılık problemleri, çözümden elde edilen sonuçların sorgulanmasını gerektirmektedir. Temel yapıların uzaysal-spektral incelemesi ve simülasyon sonuçlarının doğrulanması için ileri analitik çözüme ihtiyaç vardır. Bu çalışmada, dielektrik sabitinin dalga frekansına göre ifade edildiği ortamlarda yönlü dalga yayılımı için Maxwell denklemlerinden hareketle elde edilen çözüm verilmiştir. Elde edilen sonuçlar, düşük karmaşıklıktaki bir homojen yapıya sahip bir materyalde EM dalga yayılımının temel analizlerine olanak sağlar.
Abstract
Numerical methods such as Finite Difference Time Domain Method (FDTD) solution of Electromagnetic Waves (EMW) are particularly useful for transient analysis of EMW propagation. However, transient analysis methods are not effective for analysis of spectral properties of wave propagation in anisotropic media. In order to consider frequency dependence of material parameters (permittivity, permeability and conductivity), frequency-depended FD-FDTD methods ((FD)2TD) are proposed. Besides, high computational complexity and stability problems of solution, relevance of solution is questionable. There is a need for straight forward analytical solution for perform spatio-spectral investigation of basic structures and the verification of simulation results. This study presents a solution of Maxwell equations for directional wave propagation in media where dielectric constant expressed with respect to wave frequency. This provides low complexity fundamental analyses of EMW propagation in homogeneous material.