Electromagnetic Field Calculation with the FDTD Method for Engineers

1. Bevezetés: elektromágneses ismeretek, a Maxwell Egyenletek teljes rendszere, peremfeltételek és folytonossági feltételek. Az elektromágneses tér forrásai. A numerikus módszerek alapjai, numerikus deriválás és integrálás. C++ és Matlab programozási alapismeretek különös tekintettel a tömbök foglalására és mátrixokkal történő műveletekre. A Laplace egyenlet megoldása a véges differenciák módszerével.

3. Egy, két és háromdimenziós hullámterjedési feladatok Yee algoritmusa veszteségmentes és veszteséges anyagok esetén.

3. Az FDTD módszer numerikus diszperziója és stabilitása.

4. Az elektromágneses tér forrásai az FDTD algoritmusokban. Sugárzó elektromos és mágneses dipólus, Hullámvezetők gerjesztése.

5. A számolási tartomány lezárása elnyelő peremfeltételekkel. Analitikus elnyelő peremfeltételek. Tökéletesen illesztett elnyelő réteg (Perfectly Matched Layer PML) peremfeltétel.

6. Síkhullám keltése a számolási tartományban a teljes tér – visszavert tér formalizmus segítségével. Elektromágneses hullámok szóródása részecskékről.

7. Közel tér – távol tér transzformációk a számolási tartomány csökkentése céljából. Az ekvivalens felületek elmélete. Antennák sugárzási karakterisztikájának a meghatározása.

8. Az elektromágneses anyagparaméterek frekvenciafüggése és ennek figyelembevétele az FDTD algoritmusokban. Nemlineáris anyagok szimulációja.

9. Lokális hálózás és nemegyenletes hálók a geometria finomszerkezetének modellezésére. Forgásszimmetrikus elrendezések szimulációja. Periodikus szerkezetek szimulációja.

10. Az FDTD módszer nem elektromágneses szimulációkban történő alkalmazása. A kvantummechanika Schrödinger egyenletének megoldása az FDTD módszerrel.

11. Az FDTD algoritmus párhuzamosítása közös memóriájú és elosztott memóriájú architektúrákon.

12. Kommerciális FDTD programcsomagok bemutatása (CST Microwave Studio és Lumerical).