事例紹介
- アンテナ
- 雷
- EMC
- FSS
- MRI
- NIM
- マイクロ波デバイス
- Static Discharge
- フォトニクス
- XACTによる複雑な曲線・曲面の精度
- 生体
- ETHAN: マイクロ波加熱解析システム
- 【RapLabとのコラボ解析】電波暗室解析
- その他
- 解析・コンサルティング業務も承っております。お気軽にお問い合わせください。
アンテナ
コネクテッドホーム 屋内リモートカメラ
セキュリティ・モニタリングのために家の周囲のビデオ監視を行うリモートカメラの性能を、XFdtdを使用して解析した事例です。 このカメラは、2.4GHz、5GHz、6GHz帯で、802.11 a/b/g/n/ac/ax規格に対応したWiFiシステムに接続することを想定しており、高解像度の映像を伝送するための2つのマルチバンド・コンフォーマルアンテナを搭載しています。
詳細（日本語）： コネクテッドホーム 屋内リモートカメラ.pdf
詳細： Indoor Connected Home Remote Camera Performance Analysis with XFdtd
テラヘルツ帯 デュアルバンド 誘電体ストリップ装荷 ホーンアンテナ
テラヘルツ周波数帯のデュアルバンド・アンテナは、通信やレーダーへの応用に役立つ可能性がありますが、従来の技術では製作が困難な場合が多いです。 この例では、XFdtdを用いて文献で述べられているホーンアンテナについて評価しています。アンテナは、94GHzの周波数帯を放射する円錐形ホーンに、340GHzの周波数帯を放射するテーパー状の誘電体ストリップを装荷しています。
詳細（日本語）： テラヘルツ帯 デュアルバンド 誘電体ストリップ装荷 ホーンアンテナ.pdf
詳細： Analysis of a Terahertz Dual-Band, Dielectric-Loaded Horn Antenna
ミリ波広帯域 誘電体共振器アンテナ
基本モードで動作するサイズのものよりも大型の円筒型誘電体共振器について、共振モードHEM113とHEM115という高次モードを利用することで広帯域で良好な利得性能が得られることを、XFdtdを使用したシミュレーションによって示しています。
詳細（日本語）： ミリ波広帯域 誘電体共振器アンテナ.pdf
詳細： XFdtd Simulation of a Millimeter Wave, Wideband Dielectric Resonator Antenna
無線LAN用 デュアルバンド・広帯域 偏波共用 誘電体共振器アンテナ
異なる周波数帯でデュアル偏波性能を実現する2つの円筒形の誘電体共振器アンテナ（DRA）を、XFdtdを使用してシミュレーションしています。
ワイヤレスパーソナルエリアネットワーク(WPAN)用 オンチップ 円筒型誘電体共振器アンテナ
60GHzの円筒型誘電体共振器アンテナをシリコンのベース上に構築したアンテナのオンチップデザインについて、XFdtdを活用してその特性を求めています。
詳細（日本語）： ワイヤレスパーソナルエリアネットワーク(WPAN)用 オンチップ 円筒型誘電体共振器アンテナ.pdf
詳細： XFdtd Simulation of a mmWave On-Chip Cylindrical Dielectric Resonator Antenna for WPAN
デュアルバンド円偏波誘電体共振器 衛星通信用アンテナの解析
円偏波誘電体共振器アンテナをXFdtdでシミュレーションし、リターンロス、利得パターン、広帯域利得対周波数、軸比を求めています。
詳細（日本語）： デュアルバンド円偏波誘電体共振器 衛星通信用アンテナの解析.pdf
詳細： Dual Band Circularly Polarized Dielectric Resonator Antenna for Satellite Communication
ホームスマートスピーカーWiFiルーターのパフォーマンス解析
スマートスピーカーに内蔵されたWiFiアンテナ（2.4 GHz, 5 GHz, 6 GHz）の特性を解析した事例です。
詳細（日本語）： ホームスマートスピーカーWiFiルーターのパフォーマンス解析.pdf
ウェアラブルデュアルバンドMIMOアンテナ
ウェアラブルアプリケーションで使用するための、柔軟性を持つ繊維素材で作られたデュアルバンドアンテナの解析事例です。
詳細（日本語）： ウェアラブルデュアルバンドMIMOアンテナ.pdf
5Gのためのフェーズドアレーアンテナのビームフォーミング解析
28GHz帯の5Gのためのフェーズドアレーアンテナ（8×8パッチアンテナアレイ）の解析。特に、パッチ間の位相差を変化させた場合の放射パターンを分析する。
詳細（日本語）： 5Gのためのパッチアンテナアレイのビームフォーミング解析.pdf
詳細： Beamforming for an 8x8 Planar Phased Patch Antenna Array for 5G at 28 GHz
FDTD法によるビーム走査のシミュレーション事例
SIW(substrate integrated waveguide)アンテナの性能を解析する。
詳細（日本語）： FDTD法によるビーム走査のシミュレーション事例.pdf
詳細： Simulating a Beam Scanning Substrate Integrated Waveguide Leaky Wave Antenna in XFdtd
5Gと4Gアンテナの相互作用の評価
スマートフォンに860MHzの4Gアンテナと28GHzの5Gアンテナアレイが接近して設置されている場合の各アンテナのパフォーマンスと相互作用を評価。
詳細（日本語）： FDTD法による5Gと4Gアンテナの相互作用の評価.pdf
詳細： 5G/4G Combined Antenna Analysis in a Smartphone using EM Simulation
VRヘッドセットに設置したアンテナアレイ（5G、60GHz）の解析
5GアプリケーションとしてVR（バーチャルリアリティ）ヘッドセットに設置したアンテナアレイの特性評価を行った。
詳細（日本語）： VRヘッドセットに設置したアンテナアレイ（5G、60GHz）の解析.pdf
詳細： A 5G, 60 GHz Antenna Array for use with mmWave Wireless Virtual Reality Headsets
自動車バンパーに設置されたミリ波レーダーのFDTD法による電磁界解析
24GHz帯のセンサーに着目し、センサーそのものと車体に取り付けられている場合の解析を行った。
詳細（日本語）： 自動車バンパーに設置されたミリ波レーダーのFDTD法による電磁界解析.pdf
詳細： EM Simulation of Automotive Radar Mounted in Vehicle Bumper
ヘルファイアミサイルのRCS計算
ミリ波周波数帯での精度の高いレーダー反射断面積（RCS）の計算をXGtdを使ってX3D、物理光学近似（PO）、等価電流法（MEC）によって実施した。さらに、XFdtdの解析結果と比較した。
詳細（日本語）： ヘルファイアミサイルのRCS計算.pdf
詳細： RCS of Hellfire Missile: Comparison of X3D PO MEC to XFdtd
高層都市部における、電波伝搬環境、アンテナパターン等を考慮した総合的な衛星測位環境の評価
FDTD法、レイトレース法等を組み合わせた総合的な衛星測位環境の評価。
ヒップに着用した携帯電話と人体の動き
ヒップに着用した携帯電話のパフォーマンスと人体の姿勢の関係を分析。人体モデルの姿勢を11パターン作成し、姿勢毎の放射パターンを解析。
詳細（日本語）： ヒップに着用した携帯電話と人体の動き.pdf
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).
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).
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）
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。
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。
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。
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).
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。
雷
FDTD法による歩幅電圧発生時の人体の雷サージ解析
GPUを使用してFDTD法による雷サージ解析を行った。解析モデルには、接地電極、大地、砕石、人体が含まれている。
詳細（日本語）： FDTD法による歩幅電圧発生時の人体の雷サージ解析.pdf
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).
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。
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。
詳細： Case Study: Using Electromagnetic Simulation to Ensure EMC Compliance
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).
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).
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
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。
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。
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。
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 |
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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.
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
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。
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。