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S-NAP® Wireless Suite®MEL Product

S-NAP® Wirelss Suite®

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3次元電磁界

解析手法

  • 3次元Mixed Potential Integral Equations によるモーメント法+境界要素法

特徴

  • 送受信間距離が離れた場合も広範囲な解析が可能
  • 電磁界解析における最適化
  • 塩水中(人体)の解析(温度と濃度で設定)
  • プリント基板の3次元空間への配置、筐体を含めた解析
  • 3DCADとの連携(STLファイルの読み込み)
  • 電流密度分布、電荷密度分布、近傍電磁界、遠方界、ポインティングベクトル、インピーダンスマップの表示が可能

3次元図形入力

1基本図形による入力

標準的な図形として、円、コイル、スパイラルコイル、ヘリカルコイル、ボックス、平板など、アンテナ設計や電力伝送などの用途で頻繁に用いられるような基本図形を持っています。これらの図形は、直径や長さなどのパラメータで設定できるため、図形の最適化を行うことができます。

3次元図形入力

3次元図形入力

プリント基板を組み込む場合

2PCBのジオメトリによる入力

基板関係の図形入力として、多層基板用の平面図形入力エディタを持っています。このエディタで入力した図形を3次元エディタに読み込むと、基板を3次元に配置することができ、筐体内への組み込みやワイヤの結合、他の基板との干渉などを解析することが可能です。また、平面図形入力エディタは、図研社のCADVANCE EyeDesignとインターフェイスを持っており、ガーバーデータやプリント板CADのファイルをインポートすることができます。

PCBのジオメトリによる入力

筐体を入力する場合

3一般的な3次元CADによる入力

複雑な図形入力に関しては、 STLファイルのインターフェイスを持っていますので、3Dプリンタなどで使用される一般的な3次元CADを用いることが可能です。
3次元CADで読み込んだ図形上に、自由にポート設定を行うことができますのでケースの導体間を接続することや基板のグランドをケースに接続するなどの設定が容易に行えます。

一般的な3次元CADによる入力

3D電磁界ソルバの特徴― 広範囲な解析 ―

送受アンテナを含むような広範囲な解析

モーメント法では誘電体や導体境界面にのみ変数を設定し、空間の離散化は必要ないので、送受信距離が離れている場合でも解析が可能です。

モーメント法では、誘電体や導体境界面にのみ変数を設定するので、送受信距離に依存しない(境界要素)

モーメント法では、誘電体や導体境界面にのみ変数を設定するので、送受信距離に依存しない(境界要素)

一方、

解析空間の離散化が必要な手法(例えばFDTD法や有限要素法など)の場合、アンテナ部分だけでなく周囲の空間も離散化する必要がある

解析空間の離散化が必要な手法(例えばFDTD法や有限要素法など)の場合、アンテナ部分だけでなく周囲の空間も離散化する必要がある

― 任意の場所に端子を設定可能 ―

一般的に、電磁界シミュレータはポートの設定方法に制約がある場合が多く、例えば導体上の離れた任意のポイントをコンデンサで接続するなどのような操作が困難な場合が多いのですが、S-NAP Wirelessの3次元ソルバは、導体上の任意のポイントに単独で端子を設けることが可能です。この結果、図のように、コイルの両端に理想的なキャパシタを挿入したり、アンテナ導体と車のボディを接続したりなどの設定を容易に行うことができます。

任意の場所に端子を設定可能

― 回路シミュレータからの電磁界ソルバの呼び出し ―

システム全体の解析(回路解析との連携)

回路図中に3D電磁界シンボルを置くことが可能で、3次元図形の金属部分の任意の位置から引き出した端子を回路図中で参照することが可能です。この機能により、 3次元図形に回路を付加してハーモニックバランスやトランジェント解析を行うことができます。図は、磁界共鳴方式の全体解析例で、パルス入力時の入力波形と出力側の整流波形を解析しています。回路動作確認のために平滑回路は含んでいませんので、全波整流された出力を確認することができます。

回路シミュレータからの電磁界ソルバの呼び出し

― 図形寸法の最適化機能 ―

基本図形で描かれた3D図形の各部の寸法や各図形の位置を変数として設定し、電磁界特性を最適化することが可能です。例えば、図は八木アンテナの前後6波長の位置にダイポールアンテナを設定し、前方が最大で後方が最小になり、かつリターンロスが最小になるように、5個のパラメータの最適化を行った例で、この機能を用いてエレメントの長と間隔を抽出しています。

図形寸法の最適化機能


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