• 제목/요약/키워드: Computational Electromagnetics

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마이크로스트립 미앤더 선로의 신호 왜곡 현상 연구 (The Study on Signal Distortion of Meander-shaped Microstrip Line)

  • 두진경;홍영표;김정민;육종관
    • 한국전자파학회:학술대회논문집
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    • 한국전자파학회 2005년도 종합학술발표회 논문집 Vol.15 No.1
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    • pp.197-202
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    • 2005
  • In this paper, we analyzed the signal distortion incorporating meander-shaped transmission line on PCB in broadband frequency range, up to 50GHz. This broadband characteristic provides reasonable analysis of digital pulse having very short rising time. Simulation results reveal suppression characteristic at multiband which is dependent on only the width of meander arm. This width of arm also can be adjusted using different permittivity because it provides different effective wave-length. It is found that the suppression characteristic shows sharpness with as a function of the number of arms. However, these characteristics shown limitation for microstrip line structure rather than for stripline structure, so we can avoid these unwanted phenomena using stripline structure.

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유한요소법을 이용한 도파관 전자기 시뮬레이션에 있어 흡수경계조건 및 도파관 포트 경계조건 고찰 및 비교 (Comparison of Absorbing Boundary Conditions and Waveguide Port Boundary Condition for Waveguide Electromagnetic Analysis Using Finite Element Method)

  • 조민철;박우빈;이우찬
    • 인터넷정보학회논문지
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    • 제24권2호
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    • pp.27-36
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    • 2023
  • 도파관(waveguide)은 전자기파를 원하는 방향으로 안내하는 전송선로로 의료기기, 레이더 시스템, 위성 통신 등 다양한 분야에 활용되고 있다. 이러한 도파관의 설계 및 최적화를 위해서는 전자기 수치해석(CEM: Computational Electromagnetics)이 필수적이다. 수치해석 기법의 하나인 유한요소법(FEM: Finite Element Method)은 도파관과 같은 닫힌 영역 내부의 전자기 문제를 해결하는데 효율적이며 이를 적용하기 위해서는 계산영역을 한정시키기 위한 경계조건이 필요하다. 본 논문에서는 계산영역 밖으로 나가는 전자파의 반사를 최소화하기 위한 흡수경계조건(ABC: Absorbing Boundary Condition)과 주 모드 뿐만 아니라 고차 모드까지 흡수할 수 있는 도파관 포트 경계조건(WPBC: Waveguide Port Boundary Condition)을 각각 적용하여 2/D 및 3/D 도파관 구조에 대한 전자기 시뮬레이션을 수행하였다. 이후, 대표적인 전자파 상용 소프트웨어인 HFSS와의 결과 비교를 통해 해석의 정확성을 검증하였으며, 시뮬레이션 결과를 통해 WPBC를 적용하면 ABC보다 더 작은 해석 영역으로 구조 해석이 가능하다는 것을 확인하였다.

유한요소법을 이용한 도파관 전자기 해석의 흡수경계조건 고찰 및 병렬화 (Absorbing Boundary Conditions and Parallelization for Waveguide Electromagnetic Analysis Using Finite Element Method)

  • 박우빈;김문성;이우찬
    • 인터넷정보학회논문지
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    • 제23권3호
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    • pp.67-76
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    • 2022
  • 현대에는 전자기파를 이용한 전력 및 신호 전달이 필수적인데, 전자기파를 원하는 경로를 통해 효율적으로 전달하기 위해서는 도파 구조(guided structure)가 필요하다. 본 논문에서는 먼저 전파해석 기법인 유한요소법(FEM : Finite Element Method)을 적용하여 도파 구조 중 하나인 2-D/3-D 도파관(waveguide)에 대해 직접 in-house code를 작성하여 전자기 시뮬레이션하였다. 이후 in-house code의 해석 결과를 대표적인 전자파 상용 시뮬레이션 소프트웨어인 HFSS의 결과와 비교하여 해석의 정확성을 검증하였다. 아울러, 전자기 해석에 있어 무한대의 해석 영역을 잘라 해석하기 위해 필수적인 흡수경계조건(ABC : Absorbing Boundary Condition)의 성능을 분석한 후, 병렬화 기법의 적용에 따른 성능 향상을 제시하였다.

공력-구조-RF 스텔스 통합 전산해석 시스템 연구 (AN INTEGRATED SYSTEM FOR COMPUTATIONAL AERODYNAMIC, STRUCTURAL AND RF STEALTH ANALYSIS)

  • 박경린;양영록;정성기;명노신;조태환
    • 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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    • 한국전산유체공학회 2010년 춘계학술대회논문집
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    • pp.78-82
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    • 2010
  • An integrated multi-disciplinary design system plays a critical role in the preliminary design of an aircraft. In this paper such system is developed for the multi-disciplinary computation and design; aerodynamics elasticity, and radio frequency stealth. Common data base of geometry and structured grids is generated and used for aerodynamic, structural and eletromagnetics analysis. The Navier-Stokes CFD, FEM, and CEM technique are used for aerodynamic, structural, and RF stealth computations respectively.

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다해상도 시간영역법의 수치적 분산특성과 안정조건 (Numerical Dispersive Characteristics and Stability Condition of the Multi-Resolution Time Domain(MRTD) Method)

  • 홍익표;유태훈;윤영중;박한규
    • 한국전자파학회논문지
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    • 제7권4호
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    • pp.328-335
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    • 1996
  • The numerical dispersive characteristics and the numerical stability confition of the Multi-Resolution Time-Domain(MRTD) method are calculated. A dispersion analysis of the MRTD schemes including a comparison to Yee's Finite-Difference Time-Domain(FDTD) method is given. The superiority of the MRTD method to the spatial discretization is shown. The required computational memory can be reduced by using the MRTD method. We expect that the MRTD method will be very useful method for numerical modelling of electromagnetics.

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비행체 RCS 예측을 위한 CEM 기법 연구 (Development of a Computational Electromagnetics Code for Radar Cross Section Calculations of Flying Vehicles)

  • 명노신;조태환
    • 한국항공우주학회지
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    • 제33권4호
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    • pp.1-6
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    • 2005
  • 적대적 환경에서 임무를 수행하는 비행체의 레이다 포착에 관련된 스텔스 기술이 주요 설계 문제로 부각되고 있다. 레이다 회피 기능을 증대시키는 방안들을 분석하기 위해서는 Maxwell 방정식을 해석하는 기법이 필요한데, 본 연구에서는 기본 수치기법으로 다학제 최적설계 연구에 적합한 CFD 기법을 이용하였다. 시간 영역 전자기장 데이터를 DFFT 알고리즘을 이용하여 주파수 영역으로 변환한 후, 근방-원방 변환에 기초한 Green 함수 관계식을 사용하여 RCS 특성을 예측하였다. 검증을 위해 완전전도 실린더 주위 TE 모드를 고려하였으며, CFD 기법을 원용한 CEM 코드의 가능성을 확인하기 위해 비행체 날개단면 주위의 전자기 산란 현상을 계산하였다.

Modified Finite Volume Time Domain Method for Efficient Prediction of Radar Cross Section at High Frequencies

  • Chatterjee, Avijit;Myong, Rho-Shin
    • Journal of electromagnetic engineering and science
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    • 제8권3호
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    • pp.100-109
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    • 2008
  • The finite volume time domain(FVTD) technique faces serious limitations in simulating electromagnetic scattering at high frequencies due to requirements related to discretization. A modified FVTD method is proposed for electrically large, perfectly conducting scatterers by partially incorporating a time-domain physical optics(PO) approximation for the surface current. Dominant specular returns in the modified FVTD method are modeled using a PO approximation of the surface current allowing for a much coarser discretization at high electrical sizes compared to the original FVTD scheme. This coarse discretization can be based on the minimum surface resolution required for a satisfactory numerical evaluation of the PO integral for the scattered far-field. Non-uniform discretization and spatial accuracy can also be used in the context of the modified FVTD method. The modified FVTD method is aimed at simulating electromagnetic scattering from geometries containing long smooth illuminated sections with respect to the incident wave. The computational efficiency of the modified FVTD method for higher electrical sizes are shown by solving two-dimensional test cases involving electromagnetic scattering from a circular cylinder and a symmetric airfoil.

First Studies for the Development of Computational Tools for the Design of Liquid Metal Electromagnetic Pumps

  • Maidana, Carlos O.;Nieminen, Juha E.
    • Nuclear Engineering and Technology
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    • 제49권1호
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    • pp.82-91
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    • 2017
  • Liquid alloy systems have a high degree of thermal conductivity, far superior to ordinary nonmetallic liquids and inherent high densities and electrical conductivities. This results in the use of these materials for specific heat conducting and dissipation applications for the nuclear and space sectors. Uniquely, they can be used to conduct heat and electricity between nonmetallic and metallic surfaces. The motion of liquid metals in strong magnetic fields generally induces electric currents, which, while interacting with the magnetic field, produce electromagnetic forces. Electromagnetic pumps exploit the fact that liquid metals are conducting fluids capable of carrying currents, which is a source of electromagnetic fields useful for pumping and diagnostics. The coupling between the electromagnetics and thermo-fluid mechanical phenomena and the determination of its geometry and electrical configuration, gives rise to complex engineering magnetohydrodynamics problems. The development of tools to model, characterize, design, and build liquid metal thermomagnetic systems for space, nuclear, and industrial applications are of primordial importance and represent a cross-cutting technology that can provide unique design and development capabilities as well as a better understanding of the physics behind the magneto-hydrodynamics of liquid metals. First studies for the development of computational tools for the design of liquid metal electromagnetic pumps are discussed.

가변 시간 분해능 시간 영역 전자파 해석법 (An Efficient Time-Domain Electromagnetic Solution Using the Time-Domain Variable Resolution Concept)

  • 김형훈;박종일;김형동
    • 한국전자파학회논문지
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    • 제17권9호
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    • pp.890-894
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    • 2006
  • 본 논문은 무조건 안정의 특징을 갖는 ADI-FDTD의 특성을 효과적으로 적용하기 위한 가변 분해능 시간 영역 전자파 해석법을 제안한다. 제안된 해석법은 관심 주파수 영역에서 정확도를 유지하면서 분해 시간 간격을 증가시켜 계산 시간을 감소시킬 수 있다.

CEMTool 환경에서 GUI 및 명령어 기반 유한요소법 패키지 개발에 관하여 (On the Development of GUI and Command Based Finite Element Method Package in CEMTool)

  • 안춘기;박정훈;권욱현
    • 대한전기학회:학술대회논문집
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    • 대한전기학회 2004년도 하계학술대회 논문집 D
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    • pp.2568-2570
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    • 2004
  • CEMTool is a command style design and analyzing package for scientific and technological algorithm and a matrix based computation language. In this paper, we present new FEM (Finite Element Method) package in CEMTool environment. In contrast to the existing MATLAB PDE Toolbox, our proposed FEM package can deal with the combination of the reserved words. Also, we can control the mesh in a very effective way With the introduction of new mesh generation algorithm and NDM (Hosted Dissection Method), our FEM package can guarantee the shorter computational time than MATLAB PDE Toolbox. In addition, using the advanced electromagnetics library of CEMTool FEM package, we can analyze the practical problems such as the motor field analysis. Consequently, with our new FEM package, we can overcome some disadvantages of the existing MATLAB PDE Toolbox.

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