Anwendung von Basisfunktionen höherer Ordnung auf gekrümmten Netzelementen zur beschleunigten Analyse von EMV Problemen mit der Momentenmethode

Abstract

Dieser Beitrag befasst sich mit einer Erweiterung des kommerziellen Feldberechnungsprograms FEKO [FEKO (www.feko.info), EM Software & Systems - S.A. (Pty) Ltd, PO Box 1354, Stellenbosch, 7599, Südafrika] wo im Rahmen der Momentenmethode (MoM) und der beschleunigten Version der schnellen Multipolmethode (MLFMM = multilevel fast multipole method) Basisfunktionen höherer Ordnung auf gekrümmten Oberflächenelementen zum Einsatz kommen. Konkret werden hierarchische Basisfunktionen höherer Ordnung (HOBFs = higher order basis functions) gemäß [Roberto D. Graglia, Donald R. Wilton and Andrew F. Peterson, "Higher Order Interpolatory Vector Bases for Computational Electromagnetics," IEEE Transactions on Antennas and Propagation, Vol. AP-45, Nr. 3, S. 329-342, Mar. 1997; Roberto D. Graglia, Andrew F. Peterson and Francesco P. Andriulli, "Curl-Conforming Hierarchical Vector Bases for Triangles and Tetrahedra," IEEE Transactions on Antennas and Propagation, Vol. AP-59, Nr. 3, S. 950-959, Mar. 2011] eingeführt, die die traditionellen RWG (Rao-Wilton-Glisson) Basisfunktionen nach [Sadasiva M. Rao, Donald R. Wilton and Allen Glisson, "Electromagnetic Scattering by Surfaces of Arbitrary Shape," IEEE Transactions on Antennas and Propagation, Vol. AP-30, Nr. 3, S. 409-418, May 1982] ergänzen. Neben einer genaueren Modellierung ist das primäre Ziel die Einsparung von Rechenzeit und Speicherplatz. Im Rahmen dieses Beitrags wurden Basisfunktionen höherer Ordnung für die MoM und die MLFMM auf krummlinigen dreieckförmigen Flächenelementen zweiter Ordnung im Feldberechnungsprogramm FEKO eingeführt. Die Extraktion der Singularitäten wird auf ebenen Dreiecken tangential zu den krummlinigen Flächenelementen vollzogen. Praxisbezogene EMV Beispiele haben die Genauigkeit dieses Verfahrens sowie das daraus resultierende Einsparpotential an Netzelementen und Unbekannten gezeigt, was direkt mit dem Speicherplatzbedarf und der Rechenzeit in Verbindung steht.