Language
Country/Area
No result found
Apa itu kisi Yee? Bagaimana kisi itu menjadi inti FDTD?
Dalam analisis numerik, kisi Yee tidak diragukan lagi merupakan elemen inti yang menggerakkan model elektrodinamika komputasional (FDTD). Teknologi ini pertama kali diusulkan oleh matematikawan Tiongkok-Amerika terkenal Yee pada tahun 1966. Konsep dasarnya adalah menyebarkan medan listrik dan medan magnet persamaan Maxwell pada kisi yang saling bertautan. Singkatnya, inovasi kisi Yee terletak pada kemampuannya untuk menangani karakteristik temporal dan spasial medan elektromagnetik secara alami dan penerapannya pada berbagai struktur material.
Metode FDTD tidak hanya mencakup beberapa rentang frekuensi, tetapi juga menangani sifat material nonlinier secara alami.
Kontribusi utama kisi Yee adalah dapat menyimpan medan listrik (medan E) dan medan magnet (medan H) masing-masing pada titik kisi jenuh, yang memungkinkan solusi numerik yang lebih akurat diperoleh dalam perhitungan. Inti dari metode FDTD adalah memahami hubungan antara medan listrik dan medan magnet dalam persamaan Maxwell dan bagaimana keduanya berubah seiring waktu dan ruang. Melalui hubungan ini, Yee Grid dapat memperkirakan medan listrik dan medan magnet pada setiap titik waktu dalam kemajuan yang "seperti lompatan", itulah sebabnya namanya berasal dari konsep "grid".
Sejak saat itu, teknologi FDTD telah diterapkan dengan cepat di banyak bidang sains dan teknik, terutama dalam komunikasi nirkabel, teknologi radar, dan pencitraan medis. Misalnya, dalam komunikasi nirkabel, FDTD dapat mensimulasikan karakteristik perambatan sinyal antara berbagai material, yang memungkinkan perancang untuk secara akurat memprediksi kinerja perangkat di lingkungan sebenarnya.
Pada tahun 2006, diperkirakan lebih dari 2000 publikasi terkait FDTD muncul dalam literatur ilmiah dan teknik.
FDTD beroperasi dengan mendiskritisasi medan listrik dan medan magnet persamaan Maxwell secara numerik, lalu memperbarui nilai-nilai kuantitas medan ini secara berulang dari waktu ke waktu. Secara khusus, pada satu waktu, nilai medan listrik dihitung lalu diperbarui berdasarkan nilai medan magnet yang diketahui, lalu pada waktu berikutnya nilai medan magnet diperbarui lagi. Lonjakan waktu ini memungkinkan FDTD untuk mencakup rentang frekuensi yang luas dalam satu simulasi tanpa harus melakukan beberapa simulasi berulang kali.
Sebelum menggunakan metode FDTD untuk simulasi, Anda perlu terlebih dahulu menetapkan wilayah perhitungan, yang merupakan wilayah fisik untuk simulasi. Properti material setiap titik grid harus ditentukan secara eksplisit, biasanya mencakup ruang bebas (seperti udara), logam, atau dielektrik. Perlu disebutkan bahwa untuk beberapa material dispersif, konstanta dielektrik yang diperlukan perlu diperoleh melalui beberapa metode perkiraan.
FDTD adalah teknik pemodelan intuitif yang mudah dipahami pengguna tentang cara menggunakannya dan dapat memprediksi hasil yang akan diperoleh berdasarkan model tertentu.
Meskipun FDTD memiliki banyak kelebihan, ia juga memiliki beberapa keterbatasan. Karena seluruh domain komputasi perlu dijalin dan diskritisasi spasial harus cukup halus untuk menyelesaikan gelombang elektromagnetik frekuensi tertinggi, pemrosesan domain komputasi yang besar dapat memakan waktu yang sangat lama. Selain itu, untuk fitur geometris yang panjang dan tipis (yang kinerjanya buruk pada FDTD), peneliti mungkin perlu mempertimbangkan metode efisien lainnya untuk menyelesaikan masalah tersebut.
Dengan kemajuan teknologi komputer dan pengembangan teknologi pemrosesan paralel, kepraktisan FDTD menjadi semakin luas. Saat ini, banyak vendor perangkat lunak menyediakan alat simulasi FDTD komersial dan sumber terbuka, yang memungkinkan peneliti dan teknisi untuk melakukan analisis medan elektromagnetik dengan lebih mudah.
Di masa mendatang, prospek pengembangan FDTD masih menjanjikan, terutama dengan studi lebih lanjut tentang elektrodinamika kuantum, metode ini berpotensi untuk dipadukan dengan masalah kompleks lainnya. Akankah ada terobosan baru berdasarkan alat komputasi ini?
