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EEM-FDM

1. 概要

EEM-FDMは、時間領域差分法(FDTD法)または周波数領域差分法により3次元任意形状の 導体・誘電体・磁性体の電磁界特性を数値計算するソフトウェアです。

2. 用途

  1. 各種線状/面状アンテナの解析評価
  2. 電子機器の放射する電磁波の解析評価(EMC)
  3. 電磁波応用機器、電波吸収体の解析評価
  4. 各種物体のレーダー断面積(RCS)の計算
  5. プリントアンテナ、伝送線路、マイクロ波回路の解析
  6. 光の散乱特性の解析
  7. 準静電界の解析

3. 解析手法

解析対象を含む空間をメッシュ分割し、電磁波の基礎方程式であるMAXWELLの 方程式を差分法により離散化します。
これを時間領域または周波数領域で数値計算します。
誘電率・透磁率などの物性値はMAXWELL方程式に陽に含まれ、 従って、任意形状、任意物性値を厳密に解析することができます。

4. 解析機能

  1. 時間領域差分法と周波数領域差分法を選択することができます。
  2. 座標系は3次元XYZ座標系です。
  3. 解析対象は直方体・面・線分・球・円柱などの集合の任意形状が扱えます。
  4. 完全導体・誘電体・磁性体の解析ができます。ただし線形・等方的とします。
  5. 波源は、アンテナ上の給電点、または遠方からの平面波入射とします。
  6. XYZ各方向に不均一なメッシュも設定できます。
  7. 時間領域の結果はフーリエ変換によって周波数領域に変換します。
  8. 近傍界より等価原理により遠方界を計算します。
  9. 各種の周波数特性(入力インピーダンス、Sパラメータ、反射損失、結合度、利得)を計算することができます。
  10. 解析できる領域の大きさは一辺数十λまでです。
  11. 集中定数(R,C,L)を計算することができます。
  12. V-I特性をファイルで与えた非線形回路素子を計算することができます(時間領域のみ)。
  13. 負の誘電率と透磁率を持つ媒質を計算することができます。
  14. 拡張Debye/Drude分散性媒質を計算することができます。
  15. 2次元モデルを高速に計算することができます。
  16. 複数のコア/CPUで並列計算することができます。
  17. NVIDIA社のビデオカード(GPU)を持ったPCで高速計算することができます。 (詳しくは こちら)

5. 図形出力機能


メッシュ分割

メッシュ分割

近傍界(面表示)

近傍界(全領域表示)

遠方界パターン

遠方界パターン(全方向)

スミスチャート

Sパラメータ

近傍界動画

6. サンプルデータ

7. 資料

  1. セルサイズと計算精度の関係(ダイポールアンテナ)
  2. セルサイズと計算精度の関係(マイクロストリップ線路)
  3. セルサイズと計算精度の関係(マイクロストリップアンテナ)
  4. セルサイズと計算精度の関係(散乱問題)
  5. セルサイズと計算精度の関係(斜め面)
  6. 計算領域の大きさ・吸収境界条件と計算精度の関係
  7. 仮想給電点を用いた伝送線路の計算
  8. 仮想抵抗について
  9. 仮想抵抗について(2)
  10. 集中定数の計算例
  11. パルス波形の決め方
  12. マイクロストリップ線路の特性インピーダンス
  13. 導波管と吸収境界条件の関係
  14. 低周波の計算、時間領域と周波数領域の比較
  15. 空洞共振器の収束について
  16. 高誘電材料の計算
  17. 電磁界のスケール則
  18. 薄い誘電体膜の計算(スケール則)
  19. 周期境界条件の使い方
  20. アンテナの相互インピーダンスの計算法
  21. 1次元層状媒質の反射透過特性
  22. 2次元モデルの計算法
  23. 2方向周期構造
  24. 準静電界の基本特性
  25. グランド板とバックローブの関係
  26. 回折波について
  27. アンテナ結合度とフリースの伝達公式

8. 計算例

  1. マイクロストリップ線路、曲がり
  2. マイクロストリップ線路、スタブ
  3. マイクロストリップ線路、分岐
  4. マイクロストリップ線路、フィルタ
  5. 矩形マイクロストリップアンテナの最適化
  6. 各種電磁界シミュレータのマイクロストリップアンテナの計算結果(PDF)
  7. 対数周期ダイポールアレー
  8. 電磁結合ダイポールアレー
  9. 円形ループアンテナ
  10. メアンダ形ダイポールアンテナ
  11. 同軸線路の解析解
  12. 矩形同軸線路
  13. モノポールアンテナの給電モデル
  14. 導波管フィルタ
  15. ホーンアンテナ
  16. ダブルリッジホーンアンテナ
  17. 山型フェライト電波吸収体
  18. 電波暗室
  19. 突起付き平面への平面波入射(2次元)、回折格子
  20. 周期構造の透過特性
  21. フォトニック結晶光導波路
  22. フォトニックバンドギャップ、2次元正方格子
  23. 金銀粒子の吸収スペクトル
  24. 金属微粒子の電界分布
  25. 列車内の電界分布
  26. 車載アンテナ
  27. ビルによる電波障害
  28. メタマテリアル、IC-SI型
  29. メタマテリアル、TW-SRR型
  30. メタマテリアル、MIM型
  31. FDTD法とモーメント法の比較
  32. レイトレーシング法とFDTD法の比較
  33. 高周波伝送線路のTEMモード
  34. チップキャパシタのキャパシタンス
  35. 電極形状と電界分布の関係

9. ドキュメント

10. データ作成ライブラリ

EEM-FDMのデータをプログラミングで作成するツールです。 詳しくは こちら

11. バッチ処理プログラム

複数のデータをバッチ処理するツールです。 詳しくは こちら

12. 最適化ツール (オプション製品)

EEM-FDMを用いて最適化を行うツールです。 詳しくはこちら

13. 電界計算プログラム(2次元) (関連ソフト:フリーソフト)

・マウスで形状を入力し電界分布を計算するプログラムです。
ここをクリックすると起動します。 Javaアプレットですのでインストールは不要です。 ただし、Javaのランタイムが必要です。
・操作法はアプレット画面の下を読んで下さい。

14. 伝送線路基本モード計算プログラム (関連ソフト:フリーソフト)

・マウスで形状を入力し伝送線路の基本モードを計算するプログラムです。
ここをクリックすると起動します。 Javaアプレットですのでインストールは不要です。 ただし、Javaのランタイムが必要です。
・操作法はアプレット画面の下を読んで下さい。

15. 多層板反射透過係数計算プログラム (関連ソフト:フリーソフト)

・複数の平板から成る系の反射係数と透過係数を計算するプログラムです。
ここをクリックすると起動します。 Javaアプレットですのでインストールは不要です。 ただし、Javaのランタイムが必要です。
・操作法はアプレット画面の下を読んで下さい。