Numerische Methoden der Elektromagnetischen Feldtheorie II (NFT II)

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Inhaltsverzeichnis:

bullet Dozent
bullet Inhaltsübersicht
bullet Voraussetzungen, Termin, Stundenanzahl, Sprache, Prüfung
bullet Literatur
bullet Liste der numerischen Methoden
bullet Software, Programmpakete, Werkzeuge
bullet Programmiersprachen und Werkzeuge
bullet Vorlesungsnotizen
bullet Übungen und Lösungen
bullet Programme

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Dozent

        Dr.-Ing. René Marklein

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Inhaltsübersicht

Skalares und elektromagnetisches Huygenssches Prinzip; Skalare und dyadische Greensche Funktion; Skalare Integralgleichungen erster und zweiter Art; Elektromagnetische Integralgleichungen (EFIE, MFIE, CFIE etc.); Momentenmethode (MoM); Anwendung der Momentenmethode auf ausgewählte Streuprobleme und Antennenprobleme; Konjugierte Gradienten (CG) Methode; Finite Elemente Methode (FEM); Finite Volumen Methode (FVM)

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Voraussetzungen, Termin, Stundenanzahl, Sprache, Prüfung

Mathematik I/II; Grundlagen der Elektrotechnik I/III; Mathematische Grundlagen der Elektromagnetischen Feldtheorie I/II; Elektromagnetische Feldtheorie I, Empfohlenes Semester: ab 5. Semester. (reguläre Studenten), 1. Semester. (Master-Studenten); Sommersemester (SS); 2 Vorlesung und 1 Übung; Deutsch/Englisch; Mündliche Prüfung im Winter- und Sommersemester

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Literatur

bulletChew, W. C.: Waves and Fields in Inhomogeneous Media. D. Van Nostrand Reinhold, New York, USA, 1990.
bulletGolub, G., J. M. Ortega [1993], Scientific Computing: An Introduction With Parallel Computing, Academic Press, San Diego, CA, USA. [amazon.de] [amazon.com]
bulletHarrington, R. F.: Field Computation by Moment Methods. IEEE Press, Piscataway, New Jersey, USA, 1993 (Nachdruck der Originalausgabe: R. E. Krieger Pub. Company, Fla., USA, 1968).
bulletKunz, K. S., R. J. Luebbers: Finite Difference Time Domain Method for Electromagnetics. CRC Press, Boca Raton, Florida, USA, 1993.
bulletLangenberg, K. J.: Skript zur Vorlesung: Elektromagnetische Feldtheorie II & III. FG Theoretische Elektrotechnik, FB Elektrotechnik, Universität Kassel, Kassel, 1998.
bulletMarklein, R.: Numerische Verfahren zur Modellierung von akustischen, elektromagnetischen, elastischen und piezoelektrischen Wellenausbreitungsproblemen im Zeitbereich basierend auf der Finiten Integrationstechnik. Shaker Verlag, Aachen, 1997.
bulletPeterson, A. F., S. L. Ray, R. Mittra: Computational Methods for Electromagnetics. IEEE Press, Piscataway, New Jersey, USA, 1998.
bulletPress, W. H., S. A. Teukolsky, W. T. Vettering, B. P. Flannery: Numerical Recipes in C: The Art of Scientific Computing. 2nd ed., Cambridge University Press, USA, 1994. [online version] [amazon.de] [amazon.com]
bulletSaad, Y.: Iterative Methods for Sparse Linear Systems. PWS Publishing Company, Boston, USA, 1996.
bulletSmith, G. D.: Numerical Solution of Partial Differential Equations: Finite Difference Method. 3rd ed., Clarendon Press, Oxford, UK, 1985.
bulletStrikwerda, J. C.: Finite Difference Schemes and Partial Differential Equations. Wadsworth & Brooks/Cole, Mathematics Series, Pacific Grove, California, USA, 1989.
bulletSullivan, D. M.: Electromagnetic Simulation Using the FDTD Method. IEEE Press, Piscataway, New Jersey, USA, 2000.
bulletTaflove, A.: Computational Electrodynamics: The Finite-Difference Time-Domain Method. 2nd Ed., Artech House, Norwood, Mass., USA, 2000.
bulletVolakis, J. L., A. Chatterjee, L. C. Kempel: Finite Element Method for Electromagnetic. IEEE Press, Piscataway, New Jersey, USA, 1998.

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Liste der numerischen Methoden

bullet Momentenmethode (MoM)
bullet Finite Elemente Methode (FEM)               
bullet Finite Volume Methode (FVM)

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Momentenmethode (MoM)

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Grundlagen

bullet Löser
bullet Literatur

    Basics

    Solvers

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Numerical Electromagnetics Code (Method of Moments) NEC simulates the electromagnetic response of antennas and metal structures. [www.nec2.org]

 

    Literatur

bulletHarrington, R. F.: Field Computation by Moment Methods. IEEE Press, Piscataway, New Jersey, USA, 1993 (Nachdruck der Originalausgabe: R. E. Krieger Pub. Company, Fla., USA, 1968).
bulletVolakis, J. L., A. Chatterjee, L. C. Kempel: Finite Element Method for Electromagnetic. IEEE Press, Piscataway, New Jersey, USA, 1998.

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Finite Elemente Methode (FEM)

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Grundlagen

bulletLöser
bullet Literatur

    Grundlagen

    Löser

    Literatur

bulletJin, Jianming [1993], The Finite Element Method in Electromagnetics, John Wiley & Sons, New York. [amazon.de]
bulletKost, Arnulf [1994], Numerische Methoden in der Berechnung elektromagnetischer Felder, Springer, Berlin. [amazon.de]
bulletPelosi, G., R. Coccioli, S. Selleri [1998], Quick Finite Elements for Electromagnetic Waves  [homepage][amazon.de]
bulletPeterson, A. F., S. L. Ray, R. Mittra [1997], Computational Methods for Electromagnetics, IEEE, Piscataway. [amazon.de]
bulletReece, A. B., T. W. Preston [2000], Finite Element Methods in Electrical Power Engineering, Oxford University Press, Oxford. [amazon.de]

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Finite Volumen Methode (FVM)

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Grundlagen

bulletLöser
bullet Literatur

    Grundlagen

    Literatur

bulletYee, K. S. [1997], The Finite-Difference Time-Domain (FDTD) and the Finite-Volume Time-Domain (FVTD) Methods in Solving Maxwell's Equations, IEEE Trans. Antennas Propagat., Vol. 45, No. 3, March.

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 Software

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ANSYS/Emag (ANSYS)

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ANSYS/Multiphysics (ANSYS)

bullet

Ensemble (Method of Moments, ANSOFT)
bullet

Ensemble is a planar method-of-moments (MoM) electromagnetic simulation software package that computes S-parameters
 and full-wave fields for microstrip and planar microwave structures including filters, power dividers, and antennas

bullet

HFSS (FE Method, ANSOFT)
bullet

3D finite element analysis electromagnetic simulation software for RF, Wireless, Packaging, and Optoelectronic design

bullet

IE3D (Method of Moments, Zeland Software)
bullet

Planar and 3D Electromagnetic Simulation and Optimization Package

bullet

SuperNEC (Method of Moments, Unified Theory of Diffraction, Poynting)

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 Programmiersparachen und Werkzeuge

bulletC Programming Environment under Win32
bullet Cygwin
bulletFORTRAN
bullet MPI and PVM
bulletMATLAB
bulletGnuplot
bullet XEmacs
bullet Netlib Netlib is a collection of mathematical software, papers, and databases

Programming in C

    References

bulletKernighan, B. W., D. M. Ritchie [1988], The C Programming Language, Prentice Hall. (amazon.com) (amazon.de)

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 Vorlesungsunterlagen

    If you download the following PowerPoint files (*.ppt) you have to install additional MathType fonts. The MathType fonts can be downloaded from the homepage of Design Science ( English / German).

   Liste der Vorlesungen

bullet Vorlesung 1 (last update 21.05.2003)
bullet Lecture1.pdf, Lecture1.html, Lecture1.ppt
bullet Vorlesung 2 (last update 21.05.2003)
bullet Lecture2.pdf, Lecture2.html, Lecture2.ppt
bullet Vorlesung 3 (last update 02.03.2003)
bullet Lecture3.pdf, Lecture3.html, Lecture3.ppt
bullet Vorlesung 4 (last update 06.06.2003)
bullet Lecture4.pdf, Lecture4.html, Lecture4.ppt
bullet Vorlesung 5 (last update 16.07.2003)
bullet Lecture5.pdf, Lecture5.html, Lecture5.ppt
bullet Vorlesung 6 (last update 01.10.2003)
bullet Lecture6.pdf
bullet Vorlesung 7 (last update 01.10.2003)
bullet Lecture7.pdf

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 Übungen und Lösungen

   List of Exercises and Solutions

bulletÜbung 1 (letzte Aktualisierung 02.06.2003)
bullet Übnung1.pdf
bullet Lösung1.pdf, Lösung1.html, Lösung1.ppt
bulletÜbung 2 (letzte Aktualisierung ??.??.????)
bulletÜbung2.pdf
bullet Lösung2.pdf
bulletÜbung 3 (letzte Aktualisierung ??.??.????)
bullet Übung3.pdf

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