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円形ループアンテナ

EEM-FDMは直交座標での差分法なので、曲線形状を扱うには注意が必要です。
ここでは、曲線形状の一例として円形ループアンテナを取り上げます。

データは以下のようにして作成します。
1. [物性値編集]で空気(比誘電率=比透磁率=1、導電率=導磁率=0)を登録します。
2. 形状データは、(1)外径の大きさのPEC円柱板、(2)内径の大きさの空気円柱板、 (3)給電部ギャップ(空気直方体)の3つから成ります。
3. セル分割は均一で構いません。 給電方向の分割数を奇数にすると給電点が中心に来るので便利です、

図1、図2は円の直径が25,50セルのときの物体形状です。
赤い線分が給電点です。円周=100mmであり、共振周波数は約3GHzです。
導線に適当な太さ(=外径と内径の差)を持たせ、円が一箇所も断線していないことを確認して下さい。
図3が二つのモデルの計算結果を重ね書きしたものです。 計算結果はほぼ一致することがわかります。
これから、円の直径が25セル以上になるようにセル分割すればよいことがわかります。

図4は参考のために、同じモデルをEEM-MOMで計算した結果です(ほぼ厳密解)。
共振抵抗はほぼ同じで、共振周波数がEEM-FDMの方が約4%低いことがわかります。
これは、EEM-FDMでは形状が階段状になり電流が最短コースを流れず、 実質的に円の周囲が長くなるためと考えられます。

◆入力データ: 図1図2 (右クリック+保存)


図1 計算モデル1(円の直径=25セル)

図2 計算モデル2(円の直径=50セル)

図3 入力アドミッタンスの周波数特性(2-4GHz,計算モデル1,2)

図4 入力アドミッタンスの周波数特性(2-4GHz,EEM-MOM)