Die vorliegende Arbeit behandelt den Einsatz der Perfectly-Matched-Layer (PML) absorbierenden Randbedingung im Rahmen der Frequenzbereichs-Formulierung der Finiten-Differenzen (FDFD). Mit Hilfe von analytischen Herleitungen werden charakteristische Effekte untersucht und erklrt, insbesondere der Einfluss von PML-Randgebieten auf das Modenspektrum von Wellenleitern. Es zeigt sich, dass durch die Randbedingung knstliche PML-Moden im interessierenden Spektrum auftreten knnen. Dazu wird ein effektives Kriterium zur Separation der PML- von den physikalischen Moden eingefhrt und verifiziert. Diese Ergebnisse sind auch fr die Zeitbereichsmethode der Finiten-Differenzen (FDTD) relevant. Mit der implementierten PML-Randbedingung gelingt eine umfassende Charakterisierung rckseitenmetallisierter Koplanarleitungen (CB-CPW) bis in den Terahertzbereich (1000 GHz). Neben einer genauen Berechnung der geometrischen Dispersion und der Abstrahlungs-Dmpfung erlaubt das vorgestellte Verfahren erstmals eine Analyse der diversen Kopplungseffekte zwischen Grundmoden und hheren Moden. Bei der Implementation der PML im 3D-Fall wird eine speziell an die integrale FD-Formulierung angepasste Wahl der Leitfhigkeiten fr gradierte PML-Rnder verwendet. Dies ermglicht hervorragende Absorptionsniveaus im Bereich von –60 dB fr 5-lagige PML. Neben Strukturen mit Abstrahlung knnen damit auch dreidimensionale Geometrien groen Querschnitts simuliert werden, ohne dass knstliche Hohlraumresonanzen des finiten Rechengebietes die Resultate verflschen.

Titel
Die Perfectly-Matched-Layer-Randbedingung in der Finite-Differenzen-Methode im Frequenzbereich: Implementierung und Einsatzbereiche
EAN
9783736911130
ISBN
978-3-7369-1113-0
Format
E-Book (pdf)
Herausgeber
Veröffentlichung
20.09.2004
Digitaler Kopierschutz
frei
Dateigrösse
3.67 MB
Anzahl Seiten
246
Jahr
2004
Untertitel
Deutsch