HOME EEM-FDM

導波管フィルタ

図1のように、矩形導波管内に2本の金属棒をE方向に立てたモデルを考えます。
金属棒により、一部が反射し一部が透過しますので、2本の金属棒を置くと、 特定の周波数だけ透過するフィルタとなります。
導波管の両端は開放とし、PML吸収境界条件を設定します。
一端の近くに仮想給電点を置きます。基本モードTE10を考慮し、その位置は断面中心、 電界の向きは垂直方向(Z方向)とします。
金属棒の前方に観測点1(ポート1)、後方に観測点2(ポート2)を設定します。
仮想給電点と観測点1、および、観測点と金属棒は不要な高次モードが十分減衰するように、 ある程度離すことが必要です。

図2はSパラメータの周波数特性です。
2本の金属棒の間隔Lを42,48,54[mm]と3通り変えた結果です。
図より、Lが大きくなると中心周波数が下がることがわかります。
表1は、中心周波数と比帯域をまとめたものです。 これから、Lが大きくなると比帯域が小さくなることがわかります。
表1 計算結果
L[mm]中心周波数[MHz]比帯域[%](S11 < -10dB)
4232308.7
4830406.6
5429005.2
なお、本モデルのカットオフ周波数は fc=c/(2*長辺)=3e8/(2*0.0721)=2.08GHz であり、図2より、この周波数以下ではSパラメータが不定であることが確認できます。 (波が伝搬しないため)

図3は、中心周波数での中心水平面(Z=0mm面)の電界分布図です。
左端の電界が大きい所は仮想給電点によるもので物理的意味はありません。
右半分から、金属棒に挟まれた領域で電界が大きくなることがわかります。

入力データ

図1 計算モデル

図2 Sパラメータの周波数特性(2-4GHz)

図3 中心周波数での電界分布図(Z=0mm面)