Finite-Difference-Frequency-Domain Simulation of Electrically Large Microwave Structures using PML and Internal Ports

Forschungsberichte aus dem Ferdinand-Braun-Institut für Höchstfrequenztechnik. Vorwort der Herausgeber Neue Ideen, Entwicklungen und Konzepte aus der Forschung sind die Basis von Fortschritt und Wettbewerbsfähigkeit. Als Inventionen erweitern sie den Stand des Wissens und der Technik, als innovative Produkte und Dienstleistungen schließlich findet ein Teil von ihnen Eingang in unsere Alltagswelt. In diesem Sinne dokumentiert die Reihe „Forschungsberichte aus dem Ferdinand-Braun-Institut für Höchstfrequenztechnik“ aktuelle Forschungen und Entwicklungen aus dem Institut. Wir möchten Ihnen diese Ergebnisse zugänglich machen und zur weiteren Diskussion anregen – nicht zuletzt, damit möglichst viele Entwicklungen zu einem Teil unseres Alltags werden. Der vorliegende Beitrag beschäftigt sich mit einem Thema aus dem Bereich der elektromagnetischen Simulation, der Verbesserung der offenen Randbedingung (PML) im Rahmen der Finite-Differenzen-Methode im Frequenzbereich. Auf diesem Gebiet wurden in den letzten Jahren große Fortschritte erzielt, allerdings gibt es auch – was weniger zur Sprache kommt – noch eine Reihe von Problemen, die in der vorliegenden Arbeit aufgegriffen werden. Eine anregende Lektüre wünschen Prof. Dr. Günther Tränkle Direktor Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Heinrich stellvertretender Direktor Das Ferdinand-Braun-Institut Das Ferdinand-Braun-Institut für Höchstfrequenztechnik erforscht elektronische und optische Komponenten, Module und Systeme auf der Basis von Verbindungshalbleitern. Diese sind Schlüsselbausteine für Innovationen in den gesellschaftlichen Bedarfsfeldern Kommunikation, Energie, Gesundheit und Mobilität. Leistungsstarke und hochbrillante Diodenlaser, UV-Leuchtdioden und hybride Lasersysteme entwickelt das Institut vom sichtbaren bis zum ultravioletten Spektralbereich. Die Anwendungsfelder reichen von der Medizintechnik, Präzisionsmesstechnik und Sensorik bis hin zur optischen Satelliten-kommunikation. In der Mikrowellentechnik realisiert das FBH hocheffiziente, multi-funktionale Verstärker und Schaltungen, unter anderem für energieeffiziente Mobilfunk-systeme und Komponenten zur Erhöhung der Kfz-Fahrsicherheit. Kompakte atmos-phärische Mikrowellenplasmaquellen mit Niederspannungsversorgung entwickelt es für medizinische Anwendungen, etwa zur Behandlung von Hauterkrankungen. Das FBH ist ein international anerkanntes Zentrum für III/V-Verbindungshalbleiter mit allen Kompetenzen: vom Entwurf, über die Fertigung bis hin zur Charakterisierung von Bauelementen. Seine Forschungsergebnisse setzt das FBH in enger Zusammenarbeit mit der Industrie um und transferiert innovative Produktideen und Technologien erfolgreich durch Spin-offs. In strategischen Partnerschaften mit der Industrie sichert es in der Höchstfrequenztechnik die technologische Kompetenz Deutschlands.