In der Forschungsgruppe „Hochfrequenztechnik“ werden klassische Aufgabenstellungen der Elektrotechnik aus dem weiten Umfeld der Berechnung hochfrequenter elektromagnetischer Felder mit modernen numerischen und analytischen Verfahren auf aktuellen Hochleistungsrechnern bearbeitet. Die beobachtbare Verschiebung der Anwendungsfelder zu immer höheren Frequenzen erfordert zusammen mit den ebenfalls stetig steigenden Erwartungen an die Modellierungsgenauigkeit eine permanente Weiterentwicklung der eingesetzten Rechenprogramme, um den veränderten Anforderungen aus der Rechenpraxis wirksam gerecht zu werden.

Schwerpunkte

Numerische Berechnung hochfrequenter elektromagnetischer Felder im Zeit- und Frequenzbereich mit Hilfe von volumendiskretisierenden Verfahren wie der Finiten-Integrations-Theorie, der Finiten-Elemente und Finiten-Volumen-Methoden sowie durch oberflächendiskretisierende Verfahren wie den Randelementemethoden. Besonderes Augenmerk wird auf praktische Aufgabenstellungen mit komplexen geometrischen Strukturen und Materialverteilungen gelegt, für die präzise und robuste Lösungen gesucht werden.

  • Effizientes Aufstellen und Lösen von (nichtlinearen) Eigenwertaufgaben für Wellenleiter (2-D) oder Resonatoren (3-D) sowie Kombinationen davon
  • Bestimmung der Eigenfrequenzverteilung regulärer und chaotischer Resonatoren unter der notwendigen Berücksichtigung vieler Eigenfrequenzen (>1000)
  • Entwicklung von schnellen Verfahren zur Strahldynamiksimulation durch effizientes Lösen der zeitabhängigen Vlasov-Gleichung
  • Modellierung von Resonatoren für Kreisbeschleuniger (Synchrotron)
  • Entwicklung von neuen Resonatoren für Linearbeschleuniger mit dem Schwerpunkt der effizienten Ein- und Auskopplung von externen oder strahlangeregten elektromagnetischen Feldern
  • Anwendung und Weiterentwicklung von parametrischen Modellordnungsreduktionsverfahren zur schnellen Auswertung von Übertragungsfunktionen
  • Simulation der Ausbreitung von elektromagnetischen Wellen in abstimmbaren anisotropen Materialien, die sich beispielsweise in klassischen Wellenleiteranordnungen mit Flüssigkristallfüllungen realisieren lassen
  • Bestimmung einer großen Anzahl von Eigenwerten aus dem niederfrequenten Teil des reellen Spektrums von großen symmetrischen (generalisierten) Eigenwertformulierungen
  • Bereitstellung von praktischen Aufgabenstellungen der Mikrosystemtechnik auf der abstrakten Systemebene, die für eine nachgeschaltete mathematische Modellordnungsreduktion weiter verarbeitet wird
  • Entwicklung von Modellordnungsreduktionsverfahren zur Extraktion physikalisch interpretierbarer Ersatzschaltbilder aus dreidimensionalen passiven Leiteranordnungen