Development of an efficient electromagnetic simulation algorithm for planar geometries with multiple vertical conductors
Çoklu dikey iletkenli düzlemsel geometriler için verimli elektromagnetik simülasyon algoritmasının geliştirilmesi
- Tez No: 136747
- Danışmanlar: PROF.DR. İRŞADİ AKSUN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Green fonksiyonları, Ayrık kompleks görüntü metodu, Tam dalga EM analiz, Moment Metodu, 3- boyutlu düzlemsel katmanlı ortam, Dikey üetkenler, Green's functions, DCIM, Pull- wave EM analysis, Method of Moments, 3-D Planarly Layered Media, Vertical Conductors
- Yıl: 2003
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Koç Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik ve Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 179
Özet
ÖZET Çoklu Dikey İletkenli Düzlemsel Geometriler için Verimli Elektromagnetik Simulasyon Algoritmasının Geliştirilmesi Çoklu dikey metalizasyonlu genel düzlemsel geometrilerin analizi için Moment Metodu uygulanmış MPIE (Karışık Potansiyel integral Denklemi) çözümü temelli bir verimli elektro magnetik simulasyon algoritması sunulmuştur. Bu tezin temel bilimsel katkısı (contribution) algoritmanın kendisi olmasına rağmen, bu amaç doğrultusunda ek olarak iki bilimsel katkı daha bulunmaktadır. Bu katkılar kapalı form Green fonksiyonları ve MoM matris girişleri olarak adlandırılan ana algoritmadaki iki adet alt başlığın araştırılması formundadır. Bu tezde sunulan algoritmanın en önemli kısmında kapalı form Green fonksiyonları uygulandığı için bunlar kritik olarak gözden geçirilmiştir. Aynı zamanda sadece Green fonksiyonlarının elde ediliş aşamaları değil bunların türetilmesi ve metodun sınırlamalarmdaki bazı yanlış anlaşılmalara da açıklık getirilmiştir. Bilindiği gibi kapalı form Green fonksiyonla rının türetilmesi kompleks üstelli frekans tanımlı (spektral domain) Green fonksiyonlarının yaklaşıklanması (veya yaklaşımı) ile başlar ve kapalı formdaki uzay tanımına (space domain) konan bu yaklaşık (veya yaklaşıklanmış) Green fonksiyonlarına Sommerfeld özdeşliğinin uygulanması ile devam eder. Son on yıl içerisinde, bu türetim işlemindeki bazı adımlarının matematiksel geçerliliği hakkında çeşitli sorular ortaya atılmış ve çözümler önerilmiştir. Bu sorular sapma noktalarının etkileri (branch point contribution), yan durgun terimlerin etk ileri, ve kapalı form Green fonksiyonlarına yüzey dalga kutuplarının katkısı başlıkları altında sınıflandırılabilir. Literatürde belirtilen başlıklarda verilen kapalı form Green fonksiyonlarının türetilmesindeki potansiyel problemler öncelikli olarak detayh bir şekilde tartışıldı ve gösterildi ki, bu problemlerin bazıları yanlış anlamadan bazıları fiziksel hataların sayısal (nümerik) hata olarak gösterilmesinden ve bazıları da çok az da olsa metodun sımrlamalanndan kaynaklanmaktadn-. viDüzlemsel geometrilerin analizi için bu çalışmadaki uygulanan sayısal teknik kapalı form Green fonksiyonları ile ilişkili uzay tanımı MoM çözümünün kullanıldığı ve MPIE formülasyonu üzerine kurulmuştur. MoM formülasyonundaki kapalı form Green fonksiyonları nın tanımı düzlemsel geometrilerin analizi için yapılan etkili sayısal iyileştirmeler de hali hazırda sonuçlandırılmıştır. Ancak dikey metalizasyon durumlarında Green fonksiyonlarım, basitçe kapalı forma getirmek metodun hesap verimliliğini artırmaz. Çünkü bu geometriler için kapalı form Green fonksiyonlarının MoM üe formülasyonunda bazı zorluklarla karşılaşılır. Bu çalışmada bu zorluklardan kaçınmak için bir çözüm önerilmiştir ve gösterilmiştir ki, çoklu dikey iletkenler verimli bir şekilde modellenebilir ve simulasyon algoritmasına kon abilir. "Verilen bütün dikey metalizasyonlar dikey doğrultuda aynı bağımlılıktadır. Bu tezde önerilen algoritmadan elde edilen sonuçlar ticari olarak kullanılan bilgisayar programlan ve deneysel sonuçlarla karşılaştmlmıştır.
Özet (Çeviri)
ABSTRACT An efficient electromagnetic simulation algorithm, which is based on the solution of mixed-potential integral equation (MPIE) via the method of moments (MoM), is presented for the analysis of general planar geometries with multiple vertical metallizations. Although the algorithm itself is the main contribution of this thesis, there have been two additional contributions in the steps towards this goal. These contributions are in the form of thor ough investigation of the two subtopics leading to the main algorithm, namely, closed-form Green's functions and MoM matrix entries. Since the closed-form Green's functions are employed in and the vital part of the al gorithm presented in this thesis, the steps of getting these Green's functions are critically reviewed, not only for the sake of completeness, but also for clarifying some misunderstand ings in the derivation, and the limitations of the method. As it is well-known, the derivation of the closed-form Green's functions begins with the approximation of the spectral-domain Green's functions by complex exponentials, and continues with applying the Sommerfeld identity to cast these approximated spectral-domain Green's functions into the space do main in closed forms. During the last decade, several questions have been raised on the mathematical validity of some steps in the derivation, and remedies have been proposed. These questions can be categorized under the topics of branch point contributions, the ef fect of quasi-static terms, and the contributions of the surface wave poles to the closed-form Green's functions. The potential problems of the derivation of the closed-form Green's func tions, with a priority given to the topics addressed in the literature, have been discussed in detail, and demonstrated that some are due to misunderstandings, some due to numerical errors interpreted as physical errors, and the others are the mere limitations of the method. The numerical technique employed in this work for the analysis of planar geometries is based on the solution of MPIE using the spatial-domain MoM in conjunction with the closed-form Green's functions. The introduction of closed-form Green's functions into the MoM formulation has already resulted in a significant computational improvement for the ivanalysis of planar geometries. However, in cases of vertical metallization, the computational efficiency of the method cannot be improved by simply casting the Green's functions in closed forms, which is due to some difficulties encountered in incorporating the closed-form Green's functions into the MoM formulation for such geometries. In this work, a solution to circumvent these difficulties is proposed, and it is demonstrated that multiple vertical conductors can be efficiently modelled and incorporated into the simulation algorithm, pro vided all vertical metallization have the same dependence in the vertical direction. The results obtained from the algorithm proposed in this thesis are compared to those obtained from commercially available software and experiments.
Benzer Tezler
- Investigation of nonlinear damping in vibration energy harvesters
Doğrusal olmayan sönümlemenin enerji üreteçleri üzerindeki etkisinin incelenmesi
ASİL ARİF AKSEKİLİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2013
Mühendislik BilimleriYeditepe ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. NEZİH TOPALOĞLU
- Tekli dakikalarda kalıp değiştirme zeki karar destek sistemi ve tekstil sektöründe uygulaması
Single minute exchange of die - intelligent decision support system - application of smed into textile industry
VOLKAN KEMALBAY
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Endüstri ve Endüstri Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. UFUK CEBECİ
- The design and development of novel ultra-wide band (UWB) antenna and filter units for RF front-end applications
RF ön uç uygulamaları için özgün, çok geniş bandlı anten ve filtre tasarımı ve geliştirilmesi
MUSTAFA İLARSLAN
Doktora
İngilizce
2014
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. HAMİD TORPİ
YRD. DOÇ. DR. SALİH DEMİREL
- Characterization of different shape objects using EM pulse for several different scenarios
Farklı senaryolarda EM darbesi kullanarak farklı şekillerdeki nesnelerin karakterizasyonu
EMRE İŞCAN
Doktora
İngilizce
2024
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiBilişim Uygulamaları Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. SEBAHATTİN EKER
PROF. VASIL TABATADZE
- Sincap kafesli asenkron makinenin rotor alan yönlendirmeli kontrolü
Rotor field-orientation control of a squirrel cage induction machine
SAFFET ALTAY
Yüksek Lisans
Türkçe
1995
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiPROF.DR. M. EMİN TACER