• Journal of electromagnetic engineering and science
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• 제13권3호
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• pp.158-164
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• 2013

This paper expands a previously proposed optimized higher order (2, 4) finite-difference time-domain scheme (H(2, 4) scheme) for use with lossy material. A low dispersion error is obtained by introducing a weighting factor and two scaling factors. The weighting factor creates isotropic dispersion, and the two scaling factors dramatically reduce the numerical dispersion error at an operating frequency. In addition, the results confirm that the proposed scheme performs better than the H(2, 4) scheme for wideband analysis. Lastly, the validity of the proposed scheme is verified by calculating a scattering problem of a lossy circular dielectric cylinder.

• 한국전자파학회논문지
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• 제29권3호
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• pp.225-232
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• 2018

본 논문은 H(2,4) 기법을 기반으로 한 저분산 유한차분 시간영역법(Finite-Difference Time-Domain: FDTD)을 이용하여 상수 도전율과 비유전율을 갖는 유전체의 광대역 전자기 특성을 정확하게 해석하는 방법을 제안했다. 수치분산오차를 최소화하기 위해서 제안한 FDTD 기법에서 이용하는 세 개의 변수의 최적값을 계산하였다. 잘 알려진 정확한 FDTD 기법들과 제안한 FDTD 방법으로 2차원 원형 유전체 실린더의 광대역 산란 문제를 계산하였고, 그 결과를 이론값과 비교하여 제안한 방법의 우수성을 검증하였다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제21권7호
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• pp.805-814
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• 2010

기존 Crank-Nicolson FDTD 기법(CN FDTD 기법)의 비등방성 분산 특성을 개선하기 위한 CN ID-FDTD 기법을 제안하였다. 제안한 CN ID-FDTD 기법은 공간 미분 연산을 위해 기존 CN FDTD 기법의 centered 유한 차분식 (Finite Difference equation: FD 연산식)이 아닌 isotropic-dispersion 유한 차분식(ID-FD 연산식)$^{[1],[2]}$을 이용한다. 본 논문에서는 손실 매질에 대한 CN ID-FDTD 기법의 분산 관계식을 유도하였고, 이 분산 관계식을 이용해 ID-FD 연산식에서 분산 오차(dispersion error)를 줄이는 가중치(weighting factor)와 보정값(scaling factor)을 제시하였다. 그리고 해석 결과의 정확성 비교를 통해 CN ID-FDTD 기법에서는 기존 CN FDTD 기법의 단점이었던 비등방성 분산 오차가 확연하게 감소하는 것을 확인하였다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제22권4호
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• pp.407-415
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• 2011

본 논문에서는 등방성(isotropic) 특성과 작은 분산 오차(low dispersion error)를 갖는 3차원 등방성 시간 영역 유한 차분법(ID-FDTD: Isotropic Dispersion Finite Difference Time Domain) 방법의 stability condition과 광대역 해석 특성에 대해 논의하였다. 3차원 ID-FDTD 방법은 기존의 Yee FDTD 방법의 비등방성 특성과 큰 분산 오차를 개선하기 위해 제안되었다. 기존 연구에서는 3차원 ID-FDTD 방법의 stability condition을 수치적으로 계산하였지만, 이에 대한 검증이 충분히 이뤄지지 않은 상태이다. 이에 본 논문에서는 단일 주파수와 광대역 주파수 신호를 입력원으로 한 모의 실험 환경에서 3차원 ID-FDTD 방법의 stability condition 검증을 수행하였다. 또한 광대역 특성에 대해 3차원 ID-FDTD 방법과 유사한 알고리즘들을 비교 분석해 해보았고, 마지막으로 3D ID-FDTD을 적용하여 대형 크기 구 모델에 대해 radar cross section(RCS) 해석을 수행함으로써, 실질적 해석을 통한 알고리즘 검증 및 분석을 마무리 하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제67권6호
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• pp.603-616
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• 2018

In this study, the acceleration vector in each time step is assumed to be a mth order time polynomial. By using the initial conditions, satisfying the equation of motion at both ends of the time step and minimizing the square of the residual vector, the m+3 unknown coefficients are determined. The order of accuracy for this approach is m+1, and it has a very low dispersion error. Moreover, the period error of the new technique is almost zero, and it is considerably smaller than the members of the Newmark method. The proposed scheme has an appropriate domain of stability, which is greater than that of the central difference and linear acceleration techniques. The numerical tests highlight the improved performance of the new algorithm over the fourth-order Runge-Kutta, central difference, linear and average acceleration methods.