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矩形同軸線路

同軸線路の断面は通常円ですが、ここでは直交座標に適合した矩形断面を考えます。

図1が計算モデルです。 内導体の大きさは2X2mm、外導体の内側の大きさは6X6mm、その間は空気、 セルサイズ=1mmとします。
適当な断面上に4個の(仮想)給電点を置き励振します。(図2)
上下の出口に吸収境界条件を設定します。 同軸線路の固有モードはTEM波であるためにMur1次でも十分な精度が得られます(PMLでも構いません)。
給電点から十分離れた所に観測点を置きます。
図3に観測点でのS11の周波数特性を示します。S11は-60dB以下と十分小さくなり、 進行波が伝搬していることがわかります。

この線路の特性インピーダンスは以下のようにして計算します。
図4のように観測点と同じ断面上に観測線を取り、成分に[V]と[Hx]を選択します。 図5、図6は観測線上の電圧と磁界分布です。
電圧は図5の数値からV=4.590e-2[V]となります。 電流は図6に対応するpost.logからAmpereの法則と台計則を使用して、
I = (25.898/2 + 25.898 + 10.791/2) * 1e-3 * 8 / (120π) = 9.388e-4[A]
となります。ここで8は1/8周であることを表しています。
これより特性インピーダンスは
Z = V / I = 48.9 [Ω]
となり通常の同軸線路の50Ωに近い値になります。

以上から本モデルは同軸線路のモデルとして使用できることがわかります。
◆入力データ: 矩形同軸線路

図1 矩形同軸線路の計算モデル

図2 給電点編集ウィンドウ

図3 S11周波数特性(1-5GHz)

図4 電圧と電流を計算する経路

図5 観測線上の電圧分布(3GHz)

図6 観測線上の磁界分布(3GHz)