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高周波伝送線路のTEMモード

高周波伝送線路の伝搬モードは、EEM-FDMを用いて計算することができますが、 TEMモードのときは、電界と磁界が2次元Laplace方程式の解であることから、 EEM-STFを用いて短時間で精度よく求めることができます。
以下では、両者の計算結果を比較します。

●マイクロストリップ線路
図1がマイクロストリップ線路断面のメッシュ分割図です。
図2がEEM-FDMの計算結果、図3がEEM-STFの計算結果です。 よく一致していることがわかります。境界付近の違いは吸収境界条件の違いによるものです。
さらに、EEM-FDMでは図4のように磁界を、 EEM-STFでは図5のように電気力線のベクトル図を表示することができます。
図2,図4よりTEMモードでは電界分布と磁界分布が一致することがわかります。
なお、EEM-STFでの計算時間は0.1秒以下です。
◆入力データ EEM-FDM:sampleのmsl.fdm、EEM-STF:sampleのmsl.stf

図1 線路断面のメッシュ分割図

図2 線路断面の電界分布(EEM-FDM)

図3 線路断面の電界分布(EEM-STF)

図4 線路断面の磁界分布(EEM-FDM)

図5 線路断面の電気力線(EEM-STF、拡大図)
●トリプレート線路
次に、トリプレート線路を考えます。 誘電体基板をはさんで上下にグランド板があり、中央に線路が埋め込まれた構造です。
図6,図7はそれぞれEEM-FDM,EEM-STFの計算結果です。よく一致していることがわかります。
入力データ:EEM-FDM用EEM-STF用

図6 トリプレート線路断面の電界分布(EEM-FDM)

図7 トリプレート線路断面の電界分布(EEM-STF)
●コプレーナー線路
次に、コプレーナー線路を考えます。 誘電体基板の上の同一平面内の両端にグランド板があり、中央に線路がある構造です。
図8,図9はそれぞれEEM-FDM,EEM-STFの計算結果です。よく一致していることがわかります。
入力データ:EEM-FDM用EEM-STF用

図8 コプレーナー線路断面の電界分布(EEM-FDM)

図9 コプレーナー線路断面の電界分布(EEM-STF)