The Journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science (한국전자파학회논문지)

The Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science (한국전자파학회)
권호 표지

Novel 2-D FDTD Scheme with Isotropic Dispersion and Enhanced Stability

등방성 분산 특성과 개선된 시간 증분을 가지는 2차원 시간 영역 유한 차분법

  • Koh Il-Suek (Graduate School of Information Technology & Telecommunications, Inha University) ;
  • Kim Hyun (Department of Electrical and Electronics Engineering, Yonsei University) ;
  • Yook Jong-Gwan (Department of Electrical and Electronics Engineering, Yonsei University)
  • 고일석 (인하대학교 정보통신대학원) ;
  • 김현 (연세대학교 전기전자공학과) ;
  • 육종관 (연세대학교 전기전자공학과)
  • Published : 2006.02.01
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Abstract

A two dimensional(2-D) finite-difference time-domain(FDTD) method based on a novel finite difference scheme is developed to eliminate the numerical dispersion errors. In this paper, numerical dispersion and stability analysis of the new scheme are given, which show that the proposed method is nearly dispersionless, and stable for a larger time step than the standard FDTD method.

본 논문에서는 시간 영역 유한 차분법에 있어 비등방성 분산 특성을 보이는, 기존의 Yee 기법을 개선하기 위해 2차원의 새로운 유한 차분식을 제안하였다. 이 기법은 6개 지점의 샘플링을 통해 공간에 대한 편미분식을 근사화하게 된다. 제안하는 기법의 분산 특성을 보기 위해 분산 관계식을 구하였고 그 관계식에서 수치적 전파 상수를 계산하여 제안하는 기법의 분산 특성이 등방성임을 확인하였다. 또한 기존 기법들에 비해 보다 큰 시간 증분의 모의 실험환경에서 안정함을 수학적으로 확인할 수 있었다.

Keywords

References

  1. I. S. Juntunen, T. D. Tsiboukis, 'Reduction of numerical dispersion in FDTD method through artificial anisotropy', IEEE Trans. Microwave Theory Tech., vol. 48, pp. 582-588, Apr. 2000 https://doi.org/10.1109/22.842030
  2. J. B. Cole, 'A high-accuracy realization of the Yee algorithm using non-standard finite differences', IEEE Trans. Microwave Theory Tech., vol. 45, pp. 991-996, Jun. 1997 https://doi.org/10.1109/22.588615
  3. E. A. Forgy, W. C. Chew, 'A time-domain method with isotropic dispersion and increased stability on an overlapped lattice', IEEE Trans. Antennas Propagat., vol. 50, pp. 983-96, Jul. 2002 https://doi.org/10.1109/TAP.2002.801373
  4. M. Abramowitz, I. A. Stegun, Handbook of Mathematical Functions with Formulas, Graphs, and Mathematical Tables, National Bureau of Standards, 1982
  5. A. Taflove, Computational Electrodynamics: The Finite-Difference Time-Domain Method, Northwood, MA, Artech House, 1995
  6. N. Morita, N. Kumagai, and J. R. Mautz, Integral Equation Methods for Electromagnetics, Boston, Artech House, 1990