• 제목/요약/키워드: Finite difference time domain method

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지하 매설관 탐지를 위한 지하탐사레이다 신호의 특성에 관한 연구 (A Study on Characteristics of Ground-Penetrating Radar Signals for Detection of Buried Pipes)

  • 현승엽
    • 한국전자파학회논문지
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    • 제28권1호
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    • pp.42-48
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    • 2017
  • 지하에 매설된 관을 탐지하기 위해 지하탐사레이다(GPR) 신호의 특성을 수치해석으로 조사하였다. GPR 시스템의 송수신부, 지하매질, 유전체로 채워진 플라스틱 관을 시간영역유한차분법(FDTD)으로 모델링하였다. GPR 신호의 양상을 관찰하기 위해서 관의 지름과 관 속에 채워진 물질의 유전율 변화에 따른 FDTD 모의계산을 수행하였다. 유전체로 채워진 플라스틱 관에 의해 산란된 GPR 신호는 관 외부의 전방 볼록면 반사파와 관 내부의 후방 오목면 반사파의 중첩으로 나타났다. 두 파의 진폭, 극성, 지연시간은 플라스틱 관 사이즈와 관 내부 충진 물질의 유전율에 종속되어 있음을 알 수 있었다.

지하 탐사용 레이다를 이용한 지하 구조물의 위치 파악법 및 근사 이미지 추출법 (A New Method of Estimating the Buried Location and Extracting Approximate image of Underground Structures using Ground Penetrating Radar)

  • 김동호;이승학;김채영
    • 한국전자파학회논문지
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    • 제11권4호
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    • pp.565-574
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    • 2000
  • 본 논문에서는 지하 탐사용 레이다를 이용하여 공사현장에 매설된 파이프 또는 케이블의 위치를 파악하는 법 과 이에 따른 새로운 근사 이미지 추출 방법을 제안하였다. 기본 원리는 매설 구조물에 의해 산란된 광대역펄스 산란신호의 지연시간과 크기 복원에 기초를 두고 있다. 산란신호의 정확한 측정을 위해 레이다 탐색경로에 따른 수신신호의 절대치 적분 방법을 사용하였고, 이로 인해 다양한 지면 상태 하에서도 선명한 이미지 추출이 가능 하였다. 분산과 손실특성을 나타내는 다항 Debye모텔을 사용하여 지하매질을 기술하였고, 모의 실험은 FDTD 방법을 사용하였다. 본 논문에서 제안한 이미지 추출방법은 시간영역에서의 전파 경로추적이라는 새로운 방법을 사용하였고, 이를 이용하여 구조물의 위치를 탐색하였다.

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랩온어칩을 위한 중합효소 연쇄반응 칩의 열설계 (Thermal Design of PCR Chip for LOC)

  • 김덕종;김재윤;박상진;허필우;윤의수
    • 연구논문집
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    • 통권33호
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    • pp.17-25
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    • 2003
  • In this work, thermal design of a PCR chip for LOC is systematically conducted. From the numerical simulation of a PCR chip based on the finite volume method, how to control the average temperature of a PCR chip and the temperature difference between the denaturation zone and the annealing zone is presented. The average temperature is shown to be controlled by adjusting heat input and a cooler as well as a heater is shown to be necessary to obtain three individual temperature zones for polymerase chain reaction. To reduce the time required, a heat sink for the cooler is not included in the calculation domain for the PCR chip and heat sink design is conducted separately by using a compact modeling method, the porous medium approach.

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시간영역 유한차분법을 이용한 휴대용 전화기의 모노폴 안테나 특성해석 (Analysis of the monopole antenna characteristcs of handy phone using Finite Difference Time Domain(FDTD) Method)

  • 손영수;윤현보
    • 한국전자파학회지:전자파기술
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    • 제6권3호
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    • pp.3-14
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    • 1995
  • 800MHz대 휴대용 전화기에서, 모노폴 안테나의 입력임피던스, 입력전력 및 복사패턴을 시간영역 유한차분 볍(FDTD)을 이용하여 계산하였다 .. FDTD로 모노폴 안테나의 주파수특성 해석을 위해, 휴대용 전화기를 모노 폴 안테나가 도체 박스에 접속된 형태로 모델링하고, 도션구조의 FDTD 해석을 위해, Yee 알고리즘을 가는 도 선 근사법 및 백스웰 적분방정식을 이용하여 변형한 알고리즘[U]을 적용하였다. 또한, 도체 박스에 의한 모노폴 안테나의 복사특성 영향을 관찰하기위해, 모노폴 안테나 및 도체 박스주위에 분포하는 주변자계로 부터, 전 류분포를 직접 구하여 복사패턴을 계산하는 방볍을 제시하고, 기존의 FDTD 복사패턴 계산방법에 의한 결과와 비교하였다. 모든 FDTD 계산결과는 휴대용 전화기의 전체 길이를 $\lambda$/2가 되도록 제작, 측정결과와 비교, 잘 열 치하고 있음을 확인하였다.

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Nano-Optical Investigation of Enhanced Field at Gold Nanosphere-Gold Plane Junctions

  • Ahn, Sung-Hyun;Park, Won-Hwa;Kim, Zee-Hwan
    • Bulletin of the Korean Chemical Society
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    • 제28권12호
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    • pp.2200-2202
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    • 2007
  • The local field distribution around gold nanosphere-gold plane junction has been studied using the finitedifference time-domain (FDTD) electrodynamics calculation procedure. We find that both the in-plane and out-of-plane polarized excitation produce enhanced field strong enough to explain the observed SERS activities of the junctions. Comparison with a simple dipole-image dipole model shows that the enhanced field primarily originates from the multipole-image multipole interaction, which indicates that the detailed fine-structures of the nanoparticles also play a significant role in the SERS activities as well.

잠제 주변의 파랑장 해석 (Analysis of Wave Fields over Submerged Breakwaters)

    • 한국해안해양공학회지
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    • 제11권2호
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    • pp.95-106
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    • 1999
  • 마찰의 효과가 고려된 유한 진폭 천수방정식을 이용하여 잠제 주변의 파랑장, 잠제에 의하여 발생되는 반사파와 투과파 뿐만 아니라 시간과 공간에 따른 자유수면 및 흐름의 동수역학적인 거동 특성을 해석할 수 있는 Lax-Wendroff 유한차분 수치모형이 수립되었다. 비선형 규칙파와 고립파가 입사하는 경우에 대한 해석 결과를 기존의 수치해 및 실험자료와 비교하여 수치모형이 만족스럽게 검증되었다. 규칙파에 대한 해석에서 잠제 전면에서 발생되는 반사파와 관련된 시간과 공간에 따른 자유수면의 변화나 흐름특성이 투과파의 그것보다 강하게 발생되는 것으로 나타나, 본 연구에서 해석된 제한적인 조건하에서는 잠제가 외해에서 내습하는 파랑에너지를 효율적으로 차단하는 것으로 밝혀졌다. 그러나 고립파의경우는 대부분의 파랑에너지가 잠제에 의하여 차단되지 않고 투과되는 것으로 나타났다. 마지막으로 파랑장의 동수역학적인 거동특성으로부터 잠제를 피복하고 있는 피복재의 안전성과 관련된 해석이 간접적으로 수행되었다.

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FDTD법을 이용한 초광대역 평판형 안테나의 해석 (The Characteristics Analysis of Ultra Wideband Printed Antenna using FDTD Method)

  • 장용웅
    • 방송공학회논문지
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    • 제18권6호
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    • pp.911-918
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    • 2013
  • 본 논문에서에서는 방사저항이 낮고, 다중 공진을 갖는 초광대역 특성을 갖는 평판형 안테나를 FDTD법을 적용하여 그 특성을 분석하였다. 본 안테나를 FDTD 법을 사용하여 모델링하여 파의 전파 과정, 전계 분포를 시간영역에서 각각 계산하였고, FDTD 법으로 얻은 값들을 Fourier 변환하여 최적화된 슬롯 안테나의 전반사손실, 정재파비, 복사패턴을 주파수 영역에서 계산하였다. 실험 및 측정한 결과, 안테나의 최대 대역폭은 VSWR ${\leq}$ 2.0 에서 1.85~6.35GHz(중심주파수 4.5GHz)의 초광대역 특성을 보였다. 측정된 결과는 FDTD 결과와 비교적 잘 일치하였다. 본 안테나는 소형이고 경량이면서 초광대역 특성을 요구하는 UWB, 방송용 시스템에 적용이 가능하리라 판단된다.

도체 구조물의 과도 산란 해석을 위한 결합 적분방정식의 안정된 MOT 기법 (A Stable MOT Scheme with Combined Field Integral Equation for the Analysis of Transient Scattering from Conducting Structure)

  • 이창화;안옥규;권우현;정백호
    • 한국전자파학회논문지
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    • 제19권4호
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    • pp.427-435
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    • 2008
  • 본 논문에서는 3차원 임의 형태 도체 구조의 과도 산란 해석을 위한 결합 적분방정식(CFIE)의 안정된 MOT(Marching-On in Time) 방법을 제안한다. 결합 적분방정 식은 전장 및 자장 적분방정식의 선형적인 결합으로 구성된다. 공식의 전개 과정에서 전방 및 후방, 그리고 중앙 유한 차분을 포함시켜 일반화된 식을 구성하며, 파라미터에 의하여 유한 차분의 종류를 선택할 수 있다. 적분방정식에서 시간에 대한 미분 항을 중앙 유한 차분법으로 근사시키고, 그 외의 시간 의존 항을 평균치로 표현하였을 때, 도체로부터의 과도 산란해는 가장 안정되고 정확하였다. 중앙 유한 차분법을 적용한 MOT 기법에 의한 해를 기존의 방법과 주파수 영역 결합 적분방정식(FD-CFIE)으로부터 얻은 결과의 역 푸리에 변환과 비교한다.

Analysis on the Calculation of Plasma Medium with Parallel SO-FDTD Method

  • Duan, Xule;Yang, Hong Wei;Kong, Xiangkun;Liu, Han
    • ETRI Journal
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    • 제31권4호
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    • pp.387-392
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    • 2009
  • This paper introduces a novel parallel shift operator finite-difference time-domain (SO-FDTD) method for plasma in the dispersive media. We calculate the interaction between the electromagnetic wave of various frequencies and non-magnetized plasma by using the parallel SO-FDTD method. Then, we compare the results,which are calculated with serial and parallel SO-FDTD executions to obtain the speedup ratio and validate the parallel execution. We conclude that the parallel SO method has almost the same precision as the serial SO method, while the parallel approach expands the scope of memory and reduces the CPU time.

2-D ADI-FDTD의 수치적 분산특성에 관한 연구 (Numerical Dispersion Relation for the 2-D ADI-FDTD Method)

  • 주세훈;김형동
    • 대한전자공학회논문지TC
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    • 제40권5호
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    • pp.181-186
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    • 2003
  • 본 논문에서는 관심주파수의 파장에 비하여 매우 섬세한 구조의 해석에 있어서 기존의 FDTD보다 효율적인 해석이 가능한 ADI-FDTD의 분산오차에 대하여 연구하였다. 2-D ADI-FDTD에 적합한 분산식을 제안하였으며 기존의 분산식들과 비교하였다. 수치적인 해석을 통하여 제안된 2-D ADI-FDTD 분산식이 수치결과와 일치함을 확인하였다.