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3次元電磁界シミュレータ【XFdtd】:電子回路から飛行機まで。高精度な解析結果をグラフィカルに表示。スクリプト制御があなたの解析を幅広くサポート。

事例紹介

アンテナ

3パッチアレイ

5.0GHzで共振する2重偏波パッチアンテナを解析した例。

N. J. McEwan, et al., "A New Design of Horizontally Polarized and Dual-Polarized Uniplanar Conical Beam Antennas for HIPERLAN," IEEE Trans. Antennas Propag. 51, 229-237 (2003).

詳細: Three Patch Array

EGB反射板上の低姿勢等角スパイラルアンテナ

曲線で構成された導体パターンをXFdtd7のコンフォーマルメッシュXACTを利用し解析した例。

H. Nakano et al., "Low-Profile Equiangular Spiral Antenna Backed by an EBG Reflector," IEEE Trans. Antennas Propag. 57, 1309-1318 (2009).

詳細: Spiral Antenna Over EBG Reflector

BBSMアンテナ グラウンド湿度による特性変化と最適化

225-500MHzの広帯域で利用されるBBSMアンテナにおいて、特性に寄与する複数寸法を、三種類の地面湿度を想定した条件で、PSOをスクリプトで用い最適化。地面の湿度は、乾燥状態(比誘電率εr = 4)、中程度(εr = 8)、吸湿状態(εr = 25)とした。 PSO:Particle Swarm Optimization (最適化の一手法)

詳細: Optimized Device Design: A Demonstration of Parameterization, Optimization, and High-Performance Computing with Hardware Accelerated FDTD

リュネブルグレンズアンテナ

125mm内球(εr = 1.7)と250mm外球(εr = 1.4)の2種類の同心球で近似したリュネブルクレンズに、15GHzの平面波を照射し、球端から100mm離れた入射方向と反対側の誘電体板に、実際にレンズ効果が見られることを確認した例。

詳細: Luneburg Dielectric Lens

導波管を通る電磁波の例

Luneburg Dielectric Lens

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アンテナ インストールパフォーマンス

携帯電話とSAR

小型集積したアンテナを携帯電話に実装し、SAMファントムに近接させ解析した例。アンテナパターン、利得、効率、VSWRに加え、1g/10g平均SAR、最大SARとその位置を導出。

詳細: SAM Head

生体に埋め込んだアンテナ

XFdtd Bio-Proに備わる人体メッシュモデルに、2.45GHzパッチアンテナを埋め込み、アンテナの動作、および人体への影響を検証した解析。実験が困難な状況を模擬した、電磁界シミュレーションによる事前検討例。

詳細: Patch Antenna in Body

ノートPC内のWiFiアンテナ

下記文献による2.45 & 5.2GHz共振のデュアルバンド逆FLアンテナを用い、ノートPCに搭載した状況でのアンテナ特性の変化を解析し、チューニングを施した例。5.2GHz帯のみ影響を受ける事、アンテナ寸法の最適化方法等を理解することが可能。

H. Nakano, et al., "An Inverted FLAntenna for Dual-Frequency Operation," IEEE Trans. Antennas Propag. 53, 2417-2421 (2000).

詳細: WiFi Antenna In Netbook

対IEDアンテナ 設置位置の最適化

米国軍用車両HUMVEEに搭載される、IED(即製爆発装置)探知アンテナの設置位置を最適化した解析事例。(下段中央図上から順に)アスファルト上のコンクリート、鉄筋コンクリート、土、アスファルトを想定した異なる地面パターンで、スクリプトを用いて最適化。

詳細: Defeat The Device: Cutting-Edge Modeling And Simulation To Assess And Improve IED Jammer Effectivenes

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EMC

金属筐体 スロットからの放射

スロットの開いた金属筐体からの漏洩電磁波を理解するために、3m法電界強度を出力した例。

M. Li, et al., "EMI from Cavity Modes of Shielding Enclosures - FDTD Modeling and Measurements," IEEE Trans. Electromagn. Compat. 42, 29-38 (2000).

詳細: Radiation from Enclosure with Slot

9ピンI/Oコネクタのクロストーク

9つのピンから構成されるコネクタのクロストークを解析した例。1つのピンに入力した広帯域のパルスが、周囲のピンに影響を与えている。

pin.png

詳細: Cross-talk Analysis on 9-pin I/O Connector

EMC適合したハーネスの設計補助

EMC問題における電磁界シミュレーションの有用性を、ハーネスの電磁界解析により示した例。

harness.png

詳細: Case Study: Using Electromagnetic Simulation to Ensure EMC Compliance

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FSS

金属板装荷FSR

2重リング構造の金属板装荷FSRの透過・反射係数及び位相を解析し、実測データと比較した例。

牧野滋他, "金属板装荷キャパシタンスグリッドによるPMC基板の薄型化", IEICE Tech. Rep., AP2009-97, 109(183), pp. 103-107 (2009).

詳細: Double-Ringed Frequency Selective Surface

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MRI

バードケージコイル

64MHz(中心部1.5テスラ)で利用されるMRIバードケージコイル内で、人体頭部の有無によるB1磁場の変化を解析した例。湾曲したコイル形状も、XACTにより精緻に解析可能。

W. Liu, et al., Resonance in Medicine, no. 51, pp. 217-221 (2004).

詳細: MRI Birdcage-Type Coil at 64 MHz

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NIM

ネガティブインデックスマテリアル

30GHzホーンアンテナから出力された電磁波の、DNG材質中の波面を可視化した例。下図では(1)自由空間、(2)εr=16の誘電体板、(3)30GHzでεr=μr=-1を持つ板による影響を比較。

詳細: NIM

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マイクロ波デバイス

ウィルキンソン パワーデバイダ

比誘電率2.94、厚み1.524mmの誘電体を完全導体板で上下から挟み、中央層に2分配型のパワーデバイダを配置したモデル。アイソレーション抵抗 100オームを入れ、Sパラメータの周波数特性を図示、そして最も反射の少ない8.8 GHzでの定常電界を可視化。

フェライトサーキュレータ

300エルステッドのバイアス磁界を持つ半径12mmのフェライト上に金属平板を載せた3端子フェライトサーキュレータ。S11、S21、S31の他に、6.6 GHzの共振周波数における定常電場を表示しヌルポートが生じている様子を確認。

詳細: Wilkinson Power Divider

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Static Discharge

スイッチ(回路コンポーネント)

スケジュール可能な時限スイッチ機能を用い、シンプルな伝送線路を解析した例。複数のスイッチを、任意のタイミングで複数回オン/オフし、解析の最中にモデルを電気的に変更。

詳細: Switch

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フォトニクス

フォトニック結晶導波路

光導波路を解析した事例。50THzから250THzの入力波を欠損のあるGaAs結晶に入射し、バンドギャップ構造や電界分布の時間遍歴を可視化。

詳細: Photonic Crystal Array with Line Defect

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XACTによる複雑な曲線・曲面の精度

レーダー反射断面積 (RCS)

米国航空宇宙局によって行われたRCS実測結果と、XFdtdの解析結果を比較した例。XACTにより、曲率半径に比べかなり粗い寸法のメッシュでも、精度良く高速に解析。

形状A
全長 254 mm
最大半径 25.4 mm
メッシュサイズ 12.7 mm
観測周波数 1.18 GHz
形状B
全長190.5 mm
最大半径25.4 mm
メッシュサイズ 9.55 mm
観測周波数 1.57 GHz
形状C
全長679.9 mm
最大半径 74.8 mm
メッシュサイズ 17.24 mm
観測周波数 0.87 GHz

H. T. G. Wang, M. L. Sanders, A. C. Woo, and M. J. Schuh. "Radar Cross Section Measurement Data, Electromagnetic Code Consortium Benchmark Targets." NWC TM 6985, May 1991. A. C. Woo, H. T.G. Wang, M. J. Schuh, and M. L. Sanders. "Benchmark Plate Radar Targets for the Validation of Computational Electromagnetics Programs."ツ黴€IEEE Antennas and Propagation Magazine,ツ黴€vol. 35, no. 1, February 1993.

詳細: RCS Analysis of 3D Bodies of Revolution

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生体

人体モデルによる曝露解析

オープンカーに搭載したアンテナによる、ドライバーへの曝露解析。人体姿勢編集ツール VariPoseを用い、運転席に座る人体モデルを準備しXFdtdで解析。全身の平均SAR、最大SAR、その位置座標を計算。

詳細: Human in Car Exposed to Fields from Car-Mounted VHF Antenna

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ETHAN: マイクロ波加熱解析システム

詳しくは、こちらのページをご参照ください。

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その他

その他の事例につきましては、開発元のwebサイトをご参照ください。

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