電磁波解析 スライドインタフェースを用いた導波管の電磁波解析

概要

以下のような導波管内を進行する電磁波について接続していないメッシュ(以降非接続メッシュと表記)にスライドインタフェースを適用した場合の解析を行いました。図はX−Z面を断面にした1/2モデルとなります。

解析対象
解析対象の境界は完全導体で囲まれているものとし、下部凸部分から入力された電場により形成される導波管内部の電磁場を計算しました。まず以下のような一様に接続したメッシュを作成しました。


接続メッシュ


※拘束をかけない境界面(X-Z面)には、有限要素法では自動的に反対称境界条件が適用されます。この場合、X 方向とZ 方向の磁場成分は存在せず、磁場がY 方向を向きます。このような境界を磁気壁と呼びます。

※+X方向の終端には無反射境界条件を設定しています。
次に以下のような非接続メッシュを作成しました。
非接続メッシュ図
非接続メッシュ図(拡大)

 通常、有限要素法では隣り合う要素は節点を共有する必要があります。この制限により、これまではメッシュ作製が煩雑になることがありました。スライドインタフェースの機能を用いれば、隣り合う要素が節点を共有していなくとも一方のメッシュが他方のメッシュを補間することにより解析が可能になります。これによりモデル作製にかかる手間を大幅に減らすことができます。

解析条件

物性条件(空気) 比誘電率(実部) 1 比誘電率(虚部) 1
比透磁率(実部) 1 比透磁率(虚部) 1
解析条件 周波数 200MHz
入力条件 ポート1にTE10波を入力
境界条件 各ポートに無反射境界条件を設定

解析結果

図4.接続メッシュ 図5 非接続メッシュ 合成波の電場[V/m]

 以下の直線上において接続メッシュと非接続メッシュの合成波の電場(実部)のグラフを示します。

図6.接続メッシュと非接続メッシュ 合成波の電場[V/m]


グラフでは接続によるプロットと非接続のプロットが一部を除いてほぼ一致していることが見て取れます。