DE10231304B4

DE10231304B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Berechnung der elektromagnetischen Feldintensität

Info

Publication number: DE10231304B4
Application number: DE10231304A
Authority: DE
Inventors: Takashi Kawasaki Yamagajo; Kenji Kawasaki Nagase; Shinichi Kawasaki Ohtsu
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2002-01-24
Filing date: 2002-07-10
Publication date: 2006-09-21
Anticipated expiration: 2022-07-11
Also published as: JP2003216681A; DE10231304A1; US20030139914A1

Abstract

Verfahren zur Berechnung einer elektromagnetischen Feldintensität, welches ein elektromagnetisches Feld berechnet, das durch eine von einem Analyseziel abgestrahlte elektromagnetische Welle erzeugt wird, durch Trennen des Analyseziels, welches eine nichtlineare Schaltungskomponente enthält, in ein Schaltungsanalysemodell (11), auf welches ein Schaltungsanalyseverfahren anzuwenden ist, und ein Analysemodell (10) für elektromagnetische Wellen, auf welches ein Zeitdomänen-Momentenverfahren als ein Analyseverfahren für eine elektromagnetische Welle anzuwenden ist, und eine Vielzahl von Ports, welche die beiden Modelle verbinden, mit:
Partitionieren des Analyseziels in kleine Elemente, um das Zeitdomänen-Momentenverfahren anzuwenden;
Einstellen einer spannungsabhängigen Stromquelle durch Verwenden eines Teils von Elementen einer Admittanz-Matrix, welche Admittanzen zwischen kleinen Elementen als Elemente enthält;
Anordnen einer unabhängigen Stromquelle und der spannungsabhängigen Stromquelle bei jedem der Vielzahl von Ports und Berechnen einer Spannung bei jedem der Vielzahl von Ports mit der Schaltungsanalyse (1);
Anordnen einer Spannungsquelle bei jedem der Vielzahl von Ports unter Verwendung des berechneten Spannungswertes und Berechnen...

Description

Bereich der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Berechnen der Intensität eines elektromagnetischen Feldes, das erzeugt wird durch eine elektromagnetische Welle, die von einem elektronischen Gerät usw. abgestrahlt wird und insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Berechnung der Intensität eines elektromagnetischen Feldes, welche eine Analyse durchführen durch Trennen eines Analyseziels, welches eine nicht lineare Schaltungskomponente enthält, in ein Schaltungsanalysemodell, ein Analysemodell für eine elektromagnetische Welle und in eine Vielzahl von Ports, welche die beiden Modelle miteinander verbinden.

Beschreibung des betreffenden Standes der Technik

Als Verfahren zum Simulieren einer elektromagnetischen Welle, die von einem elektrischen Gerät abgestrahlt wird, gibt es eine Vielzahl von Analyseverfahren für elektromagnetische Wellen, wie ein Momentenverfahren und dergleichen. Bei dem Momentenverfahren wird eine Analyse durchgeführt durch Unterteilung einer gedruckten Schaltungskarte, einer Metallplatte usw., eines elektrischen Gerätes in eine Vielzahl von flachen Elementen, genannt Patches, oder durch Unterteilen, z. B., einer Antenne in Leitungselemente, genannt Drähte.

Wenn eine Analyse einer elektromagnetischen Welle, die von einem elektronischen Gerät abgestrahlt wird, welches eine nicht lineare Schaltungskomponente und dergleichen enthält, durchgeführt wird, muß dies durch Kombination einer Analyse einer elektromagnetischen Welle und einer Schaltungsanalyse durchgeführt werden. Das folgende Dokument offenbart ein Analyseverfahren, welches durch Kombination einer Analyse einer elektromagnetischen Welle und einer Schaltungsanalyse, wie oben beschrieben, durchgeführt wird.

Dokument 1) J. A. Landt, "Network loading of thin-wire antennas and scatters in the time domain", Radio Science, vol. 16, pp. 1241–1247, 1981.

Gemäß diesem Dokument wird eine Analyse durchgeführt durch Kombinieren eines Analyseverfahrens für eine elektromagnetische Welle, welches Zeitdomänen-Momentenverfahren genannt wird und einem Schaltungsanalyseverfahren. Diese Analyse wird für ein Analyseziel durchgeführt, dessen Antenne mit einem Schaltungsnetz verbunden ist, durch Unterteilen eines Drahtes wie eine Antenne in eine Vielzahl von linearen Segmenten, und durch Erzeugen einer Gleichung von m Elementen für einen unbekannten Antennenstrom, der in jedem der Segmente fließt, und einer Gleichung von m Elementen für einen Strom, der in dem Schaltungsnetzwerk fließt.

Wenn eine elektromagnetische Wellenanalyse und eine Schaltungsanalyse, wie oben beschrieben, kombiniert werden, wird eine Analyse normalerweise durchgeführt durch Trennen eines Analysenzieles in ein Schaltungsanalysenmodell, welches eine nicht lineare Schaltungskomponente enthält, ein elektromagnetisches Wellenanalysemodell, welches durch Drähte, Patches usw. konfiguriert wird, und einen Port als einen Abschnitt, der die beiden Modelle verbindet. Gemäß Dokument 1 wird eine Analyse durchgeführt, die begrenzt ist auf den Fall von nur einem Port, ein System, das dargestellt wird durch simultane Gleichungen von n plus m Elementen ist vereinfacht zu einem Problem, das unabhängig für zwei Systeme von n und m Elementen gelöst werden kann, einen Antennenstrom, der erhalten wird und eine elektromagnetische Wellenanalyse wird durchgeführt.

Als ein weiteres Verfahren, das durch Kombination eines Schaltungsanalyseverfahrens und eines elektromagnetischen Wellenanalyseverfahrens durchgeführt wird, gibt es ein Verfahren, das realisiert wird durch Kombinieren eines FDTD (Finite Difference Time Domain) – Analyseverfahrens für elektromagnetische Felder und durch ein Schaltungsanalyseverfahren. Solche Verfahren sind in den folgenden Dokumenten dargestellt.

Dokument 2) japanische Patentveröffentlichung Nr. 11-153634 "Simulation Device and a Computer-readable Storage Medium Storing a Simulation Program".
Dokument 3) Die japanische Patentveröffentlichung Nr. 2000-330973 "Hybrid Analysis Method Combining a FDTD Electromagnetic Field Analysis Method and a Transient Electric Circuit Analysis Method, and a Hybrid FDTD Electromagnetic Field-Transient Electric Circuit Analysis Apparatus".
Dokument 4), US 6 219 629 B1

Bei den oben beschriebenen Zeitdomänen-Momentenverfahren wird ein Modell selber partitioniert, wie es der Fall ist, wenn eine Antenne partitioniert wird in Segmente, ein elektrischer Strom erhalten wird, der in dem Modell fließt und ein elektrisches oder ein magnetisches Feld basierend auf dem erhaltenen Strom berechnet wird. In der Zwischenzeit wird bei dem FDTD-Verfahren ein Raum, der ein Modell enthält, in Blöcke partitioniert und ein elektromagnetisches Feld in dem Raum wird direkt erhalten, ohne einen elektrischen Strom zu erhalten.

Dokument 2 offenbart ein Simulationsgerät, welches eine elektromagnetische Wellenanalyse und eine Schaltungsanalyse kombiniert. Bei diesem Gerät wird ein elektrischer Feldwert (ein Wert eines elektrischen Feldes einer Domäne, wo eine Schaltung existiert) basierend auf der Schaltungsanalyse zu einer elektromagnetischen Wellenanalyse weitergegeben, wenn eine Zeit der Schaltungsanalyse sich einer Zeit annähert, zu welcher das elektrische Feld erhalten werden muß, so daß eine Differenz zwischen der Zeit, zu der der elektrische weitergegebene Feldwert, und der Zeit, zu welcher das elektrische Feld mit der elektromagnetischen Wellenanalyse erhalten wird, reduziert wird, durch Reflexion des elektrischen Feldwertes, und ein stabiles Analysenergebnis kann erhalten werden.

Das Dokument 3 offenbart ein Hybrid-Analyseverfahren und eine Vorrichtung, die ausgeführt werden durch Kombinieren eines FDTD-Verfahren und eines TECA-Verfahrens (Transient Electric Circuit Analysis).

Auch Dokument 4 offenbart ein Analyseverfahren für eine elektromagnetische Welle, welches auf ein FDTD-Analyseverfahren gerichtet ist.

Wie oben beschrieben, werden verschiedene Verfahren angewendet durch Kombinieren einer elektromagnetischen Wellenanalyse und einer Schaltungsanalyse wie es vorgeschlagen ist als Verfahren zum Simulieren einer elektromagnetischen Welle, welche von einem elektronischen Gerät abgestrahlt wird, welches eine nicht lineare Komponente enthält wie eine Diode usw.

Das Dokument 1 hat jedoch das Problem, dass dieses Verfahren nur anwendbar ist auf den Fall von nur einem Port als ein Abschnitt, welcher das Schaltungsanalysemodell und ein elektromagnetisches Wellenanalysemodell verbindet und einem Analyseziel, bei welchem eine Vielzahl von Ports zwischen zwei Modellen existiert, kann nicht gehandhabt werden.

Hinzukommt, daß bei dem Verfahren, welches durch Kombination eines FDTD-Verfahrens und eines Schaltungsanalyseverfahrens wie bei den Dokumenten 2, 3 und 4 durchgeführt wird, ein Modell enthalten ist, bei welchem der Raum in Blöcke unterteilt wird. Wenn z. B. ein elektromagnetisches Feld an einer Stelle 100 m entfernt von dem Modell erhalten werden soll, muß der Raum bis einschließlich zu jenem Punkt in Blöcke unterteilt werden, was zu einer Zunahme des Rechenaufwandes führt.

Hinzukommt, daß der Raum in Blöcke partitioniert wird. Dementsprechend ist es für ein Analyseziel, welches ein Leitungselement wie eine Dipolantenne, eine spiralförmige Antenne und dergleichen enthält, schwierig, die Antenne selbst in Blöcke zu unterteilen. Als Ergebnis dessen kann eine hinreichende Berechnungsgenauigkeit nicht erhalten werden.

Zusammenfassung der Erfindung

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung für eine elektromagnetische Feldintensität vorzusehen, welche eine abgestrahlte elektromagnetische welle mit hoher Genauigkeit auch dort für ein Analyseziel analysieren können, wo eine Vielzahl von Ports als Verbindungsabschnitte zwischen einem elektromagnetischen Wellenanalysemodell und einem Schaltungsanalysemodell existieren, unter Berücksichtigung der oben beschriebenen Probleme.

Diese Aufgabe ist durch die Merkmale der Ansprüche 1, 6 und 7 gelöst.

Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Berechnung eines elektromagnetischen Feldes mit hoher Genauigkeit durchgeführt werden durch Anordnen einer Stromquelle oder einer Spannungsquelle bei jedem der Vielzahl von Ports zwischen einem Schaltungsanalysemodell und einem elektromagnetischen Wellenanalysemodell, und durch Erhalten einer Zeitänderung in einem Strom, der in den Modellen fließt, während alternativ eine elektromagnetische Wellenanalyse und eine Schaltungsanalyse wiederholt werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt ein Funktionsblockdiagramm, das das Prinzip der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 erklärt ein Analyseziel, wo ein elektromagnetisches Wellenanalysemodell und ein Schaltungsanalysemodell kombiniert werden, entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform;
3 erklärt die Modellkonfiguration in dem Fall, wo ein Zeitdomänen-Momentenverfahren für das elektromagnetische Wellenanalysemodell bei dem Analyseziel der 2 verwendet wird;
4 erklärt ein Analysezielmodell, welches erhalten wird durch Ersetzen des Zeitdomänen-Momentenverfahrens durch Stromquellen;
5 erklärt ein Analysenzielmodell, welches erhalten wird durch Ersetzen des Schaltungsanalyseverfahrens durch Stromquellen;
6 ist ein Flußdiagramm, welches ein elektromagnetisches Feldberechnungsverfahren zeigt;
7 ist ein Flußdiagramm, welches das elektromagnetische Feldberechnungsverfahren (fortgesetzt) zeigt;
8 erklärt ein Modell, bei welchem eine Dipolantenne mit einer Schaltung verbunden ist;
9 erklärt ein Modell in dem Fall, wo eine Schaltungsanalyse an dem in 8 gezeigten Modell durchgeführt wird;
10 erklärt ein Analysemodell bei einer Simulation;
11 zeigt ein Ergebnis einer Simulation die für das in 10 gezeigte Modell durchgeführt wurde; und
12 erklärt das Laden eines Programmes gemäß einer Ausführungsform in einem Computer.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Im folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung im Detail in Verbindung mit den Zeichnungen beschrieben.
1 ist ein Funktionsblockdiagramm, welches das Prinzip eines erfindungsgemäßen Berechnungsverfahrens für eine elektromagnetische Feldintensität zeigt. Diese Figur zeigt das Prinzip des elektromagnetischen Feldintensitätsberechnungsverfah rens, welches die Intensität eines elektromagnetischen Feldes berechnet, das durch eine von einem Analyseziel abgestrahlte elektromagnetische Welle erzeugt wird, durch Trennen des Analyseziels, welches eine nichtlineare Komponente enthält, in ein Schaltungsanalysemodell, auf welches ein Schaltungsanalyseverfahren angewendet wird, ein elektromagnetisches Wellenanalysemodell, auf welches ein elektromagnetisches Wellenanalyseverfahren angewendet wird, und eine Vielzahl von Ports als Abschnitte, welche die beiden Modelle verbinden.
In 1 sind in 1 eine unabhängige Stromquelle und eine spannungsabhängige Stromquelle bei jedem der Vielzahl von Ports angeordnet, und eine Spannung bei jedem der Vielzahl von Ports wird mit einer Schaltungsanalyse berechnet. In 2 ist eine Spannungsquelle bei jedem der Vielzahl von Ports durch Verwendung des berechneten Spannungswertes angeordnet, und ein Strom, der in dem Analyseziel fließt, wird mit einer elektromagnetischen Wellenanalyse berechnet. In 3 wird eine Analysezeit schrittweise erhöht und die Berechnung der Spannung bei jedem der Vielzahl von Ports in 1 und die Berechnung des in dem Analyseziel 2 fließenden Stromes werden wiederholt.
Bei der bevorzugten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung in 1 kann ein Modifikationsknoten-Analyseverfahren bzw. ein Zeitdomänen-Momentenverfahren als ein Schaltungsanalyseverfahren bzw. ein elektromagnetisches Wellenanalyseverfahren verwendet werden.
Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung in 1 wird ein Analyseziel in winzige oder kleine Elemente partitioniert, bevor eine Spannungsberechnung mit einer Schaltungsanalyse durchgeführt wird, um das Zeitdomänen-Momentenverfahren anzuwenden. Infolgedessen können die oben beschriebenen Einstellungen mit einer spannungsabhängigen Stromquelle durchgeführt werden unter Verwendung von Teilen von Elementen einer Admittanz-Matrix, welche Admittanzen oder Scheinleitwerte zwischen den kleinen Elementen als Elemente enthält oder die oben beschriebenen Einstellungen der unabhängigen Stromquelle können durchgeführt werden durch Berechnen eines wertes eines Stromes, der in jede der Vielzahl von Ports fließt, in dem Zustand, wo eine Spannung auf keinen der Vielzahl von Ports aufgebracht wird, und unter Verwendung des berechneten Stromwertes.
Zusätzlich ist es bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung in 1 möglich, ein elektromagnetisches Feld zu erhalten, welches von einem Analyseziel abgestrahlt wurde, durch Verwenden des oben beschriebenen Berechnungsergebnisses des Stroms, der in dem Analyseziel fließt und ein elektromagnetisches Feld in einem Frequenzbereich zu erhalten, welches von dem Analyseziel abgestrahlt wurde, durch Konvertieren des in dem Analyseziel fließenden Stromes einen Wert in dem Frequenzbereich und durch Verwenden des Stromwertes, nachdem er konvertiert wurde.
Ferner umfaßt eine erfindungsgemäße elektromagnetische Feldintensitäts-Berechnungsvorrichtung: Eine Schaltungsanalyseeinheit, welche eine unabhängige Stromquelle und eine spannungsabhängige Stromquelle bei jedem der Vielzahl von Ports als Abschnitte, welche ein Schaltungsanalysemodell und ein elektromagnetischen Wellenanalysemodell verbinden, anordnet und eine Spannung bei jedem der Vielzahl von Ports mit einer Schaltungsanalyse berechnet; eine elektromagnetische Wellenanalyseneinheit, welche eine Spannungsquelle bei jedem der Vielzahl von Ports mit dem berechneten Spannungswert anordnet und einen Strom berechnet, der in dem Analyseziel fließt, mit einer elektromagnetischen Wellenanalyse; und eine Steuereinheit für wiederholte Berechnung, welche eine Analysenzeit schrittweise erhöht bzw. welche macht, dass die Schaltungsanalyseeinheit und die elektromagnetische Wellenanalyseeinheit die Spannung bei jedem der Vielzahl von Ports berechnet und die den in dem Analyseziel fließenden Stromes berechnet.
Ein Programm, welches durch einen Computer zur Berechnung der elektromagnetischen Feldintensität verwendet wird und welches den Computer ein Verfahren durchführen macht, umfaßt:
Anordnen einer unabhängigen Stromquelle und einer spannungsabhängigen Stromquelle bei jedem der Vielzahl von Ports, und Berechnen einer Spannung bei jedem der Vielzahl von Ports mit einer Schaltungsanalyse; Anordnen einer Spannungsquelle bei jedem der Vielzahl von Ports mit dem berechneten Spannungswert und Berechnen eines in dem Analyseziel fließenden Stromes mit einer elektromagnetischen Wellenanalyse; und schrittweises Erhöhen einer Analysezeit und Wiederholen der Berechnung der Spannung bei jedem der Vielzahl von Ports und der Berechnung des in dem Analyseziel fließenden Stromes.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird als Speichermedium ein von einem Computer lesbares, tragbares Speichermedium verwendet, auf welchem ein Programm aufgezeichnet ist, welches einen Computer einen Prozess ausführen läßt, der umfaßt: Berechnen einer Spannung bei jedem von einer Vielzahl von Ports mit einer Schaltungsanalyse durch Anordnen einer unabhängigen Stromquelle und einer spannungsabhängigen Stromquelle bei jedem der Vielzahl von Ports; Berechnen eines in einem Analyseziel fließenden Stromes mit einer elektromagnetischen Wellenanalyse durch Anordnen einer Stromquelle bei jedem der Vielzahl von Ports mit dem berechneten Spannungswert; und schrittweises Erhöhen einer Analysezeit und Wiederholen der Berechnung der Spannung bei jedem der Vielzahl von Ports und der Berechnung des in dem Analyseziel fließenden Stromes.
Wie oben beschrieben, wird eine Stromquelle oder eine Spannungsqeuelle bei jedem der Vielzahl von Ports zwischen einem Spannungsanalysenmodell und einem elektromagnetischen Wellenanalysemodell angeordnet, eine zeitliche Änderung des in den Modellen fließenden Strom wird erhalten, während alternativ eine elektromagnetische Wellenanalyse und eine Schaltungsanalyse durchgeführt werden, so daß ein elektromagnetisches Feld berechnet wird.
2 zeigt die Konfiguration eines Modells, dessen elektromagnetische Intensitäten berechnet werden sollen in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Wie in dieser Figur gezeigt, ist ein Analyseziel konfiguriert durch eine elektromagnetisches Wellenanalysemodell 10, welches partitioniert ist in Drähte, Patches usw., und es wird ein Ziel einer elektromagnetischen Wellenanalyse, ein Schaltungsanalysemodell 11, wie eine elektronische Schaltung, die eine nichtlineare Schaltungskomponente wie eine Diode umfaßt, und eine Vielzahl von Ports oder Abschnitten, welche die beiden Modelle verbinden, in diesem Falle n Ports.
3 erklärt ein Analyseverfahren, welches auf ein Analysezielmodell angewendet wird, wie es anhand von 2 erklärt wurde. Wie in dieser Figur gezeigt, sind das elektromagnetische Wellenanalysemodell 10 und das Schaltungsanalysemodell 11, welche in 2 gezeigt sind, dargetellt als das Zeitdomänen-Momentenverfahrensmodell 14, das mit einem Zeitdomänen-Momentenverfahren analysiert werden soll, bzw. einem Schaltungsanalysemodell 15, das z. B. mit einem SPICE (Simulation Program with integrated Circuit Emphasis), analysiert werden soll, nämlich einem Modifikationsknoten-Analyseverfahren, und es wird angenommen, daß die beiden Modelle durch n Ports verbunden sind.
Wie oben beschrieben, wird bei dieser bevorzugten Ausführungsform eine Analyse durchgeführt durch Kombinieren des Zeitdomänen-Momentenverfahrens als einem elektromagnetischen Wellenanalyseverfahren und der Schaltungsanalyse. Die mit dem Zeitdomänen-Momentenverfahren durchgeführte Analyse wird als erste beschrieben. Bei dem Zeitdomänen-Momentenverfahren wird ein Modell eines Analyseziels in winzige Elemente wie Patches, Drähte usw. partitioniert, und ein in jedem der kleinen Elemente fließender Strom wird z. B. eingestellt als I₁(t), I₂(t), ... I_m(t), falls angenommen wird, dass die Zahl der kleinen Elemente m ist.
Im folgenden wird ein Zeichen, welches einen Vektor darstellt, bei der Symbolnotation unterstrichen, wie "Matrix", "Vektor", "Komponente", "Lösung einer Gleichung", "Strom", "Spannung" usw. in dieser Beschreibung.
Zunächst wird eine Lösung I(t) der folgenden linearen simultanen Gleichungen erhalten durch Verwendung einer Matrix Z, welche die wechselseitige Impedanz zwischen den kleinen Elementen darstellt, eines Vektors I(t), der einen Strom darstellt, der in jedem der winzigen Elemente fließt, eines Vektors V(t), der eine Spannung darstellt, die in jedem der Vielzahl von Ports in 3 zugeführt wird, und eine Zeitverzögerungskomponente Re(t). ZI(t) = Re(t) + V(t) (1)
Hier ist die Matrix Z eine Matrix m Reihen und m Spalten, die Vektoren I(t) and V(t) sind m-dimentionale Vektoren, welche m-Komponenten haben. Die Komponente von V(t) ist eine Spannung, die jedem der Vielzahl von Ports zugeführt wird. Der Wert der Komponente von V, welche einem Strom entspricht, der in einem winzigen Element fließt, das nicht mit einem Port verbunden ist, wird auf 0 gesetzt, wie später beschrieben, wohingegen der Wert einer Komponente von V, welcher einem in einem winzigen Element fließenden Strom entspricht, das mit einem Port verbunden ist, ein wert der Spannung wird, welcher dem verbundenen Port zugeführt wird.
Die Zeitverzögerungskomponente Re(t) wird auch Retardierungskomponente genannt. Falls ein Strom in jedem winzigen Element fließt, das mit einem Zeitdomänen-Momentenverfahren partitioniert ist, strahlt er ein elektrisches Feld für ein verschiedenes kleines Element mit einer Verzögerung eines zeitlichen Betrages ab, welche durch Teilen des Abstandes zwischen den kleinen Elementen erhalten wird, durch Lichtgeschwindigkeit. Die der Spannung durch dieses elektrische Feld entsprechende Komponente ist Re(t).
Schließlich wird ein elektromagnetisches Feld berechnet, das durch den in einem kleinen Element fließenden Strom I(t) erzeugt wird und die mit dem Zeitdomänen-Momentenverfahren durchgeführte Analyse wird abgeschlossen.
Ein Verfahren, welches das Zeitdomänen-Momentenverfahren und das Schaltungsanalyseverfahren kombiniert, wird als nächstes beschrieben.
Hier wird angenommen, dass ein Analysezielmodell als ein Zeitdomänen-Momentenverfahrenmodell wie oben beschrieben m winzige oder kleine Elemente unterteilt wird und jedes der n (n ≤ m) Elemente unter den m kleinen Elementen wird mit irgendeinem der n Ports verbunden.
Zuerst wird die oben vorgesehene Gleichung (1) in Übereinstimmung mit dem Zeitdomänen-Momentenverfahren erhalten. Bei dieser Gleichung (1) wird angenommen, dass von dem Strom I(t) verschiedene Stromwerte und die jedem der Vielzahl von Ports zugeführte Spannung V(t) bekannt sind.
Falls ein Eingang von jedem Port nicht gemacht wird, nämlich falls ein Port nicht verbunden ist, wird die folgende Gleichung erfüllt durch Einstellen des Vektors V(t) eine Spannung, die jedem kleinen Element zugeführt wird, auf 0.
Hierbei ist
ein Vektor, dessen Komponente ein Strom ist, der in jedem kleinen Element des Zeitdomänen-Momentenverfahrens fließt, in dem Fall, in dem ein Port nicht angeschlossen ist. Annehmend, daß die inverse Matrix der wechselseitige-Impedanz-Matrix Z eine Admittanz-Matrix Y ist, wird die folgende Gleichung befriedigt.
Ein Strom, der in dem i-ten kleinen Element unter den m kleinen Elementen fließt, wird zu einer i-ten Reihe in der Gleichung (3) und ist durch die folgende Gleichung vorgesehen.
Hier wird ein Strom berechnet, der in einem anderen Port fließt, wenn eine Spannung auf jeden der Ports aufgebracht wird. Wenn die Spannung V¹ auf einen Port 1 aufgebracht wird, wird ein Strom, der in dem i-ten kleinen Element fließt, das mit dem k-ten Port verbunden ist, durch die folgende Gleichung angegeben. Dieser Strom entspricht einem Strom in dem Fall, wo die Zeitverzögerungskomponente Re(t) in Gleichung (1) nicht berücksichtigt ist.
Y^k1 in der obigen Gleichung entspricht einer Admittanz zwischen dem i-ten kleinen Element, das mit dem k-ten Port und dem Port 1 verbunden ist, wenn eine Spannung an den Port 1 anliegt. Diese Admittanz bildet eine eins-zu-eins Korrespondenz mit einem Element Y_ij von der Admittanzmatrix Y in dem Zeitdomänen-Momentenverfahrenmodell. Es sollte nämlich beachtet werden, dass Y^k1 und Y_ij gleich sind in dem Fall, wo ein i(j)-tes kleines Element des Zeitdomänen-Momentenverfahrensmodells mit einem k(l)-ten Element verbunden ist.
Falls die Zeitverzögerungskomponente Re(t) berücksichtigt wird, ist ein Strom, der in dem i-ten Element fließt eine Summe aus einem Strom, der durch die Gleichung (5) gegeben ist und durch den Strom der Zeitverzögerungskomponente, und er wird durch die folgende Gleichung angegeben.
Falls das i-te Element mit keinem der Ports verbunden ist, entspricht der in jenem Element fließende Strom der Zeitverzögerungskomponente und er wird angegeben durch die folgende Gleichung.
Falls die Gleichungen (6) und (7) durch Matritzen und Vektoren dargestellt sind, werden die folgenden Gleichungen (8) und (9) erhalten. I(t) = YRe(t) + YV(t) (8)
Falls die Gleichung (9) in Form einer Matrix geschrieben wird, wird eine Matrix von Strömen, die in jeweiligen kleinen Elementen fließen, durch die folgende Gleichung angegeben.
In der Gleichung (10) wird der Wert der aufgebrachten Spannung nur einer Komponente zugeordnet, die einem kleinen Element entspricht, das mit einem Port unter den kleinen Elementen verbunden ist, welche jede Reihe für jede der Komponente V¹ bis V^m des Vektors V auf er rechten Seite entspricht, und die Werte der anderen Komponenten des Vektors V werden auf 0 gesetzt. Auch die Elemente der Matrix Y, die von dem Element verschieden sind, welches Y^k1 in der Gleichung (6) entspricht, werden 0.
Falls das i-te kleine Element des Zeitdomänen-Momentenverfahrensmodells mit dem k-ten Port verbunden ist, wie oben beschrieben, wird der in dem i-ten Element fließende Strom I_i ^K(t) bestimmt durch n spannungsabhängige Stromquellen Y^K1!V¹, welche jeweils gesteuert werden durch I_UI ^K(t) als eine unabhängige Stromquelle und an jedem Port wird eine Spannung V^! angelegt.
4 erklärt ein Modell, das man erhält durch Ersetzen des Zeitdomänen-Momentenverfahrensmodells mit Stromquellen, die mit entsprechenden Ports verbunden sind, entsprechend den oben beschriebenen Überlegungen. In dieser Figur ist z. B. I_u ⁿ(t) als eine unabhängige Stromquelle I und n spannungsabhängige Stromquellen Yⁿ¹V¹ bis YⁿⁿVⁿ als eine spannungsabhängige Stromquelle Gs sind mit einem Port n verbunden. Die unabhängige Stromquelle I_u ⁿ(t) entspricht dem ersten Ausdruck I_ui ^k(t) auf der rechten Seite der Gleichung (6). Da jedoch "i" des i-ten kleinen Elementes, das mit dem k-ten Port verbunden ist, in 4 nicht bekannt ist, ist nur ein Index u vorgesehen.
Für eine Schaltungsanalyse wie eine Schaltungsanalyse, welche SPICE verwendet, wird das in 4 gezeigte Modell mit dem Schaltungsanalyseverfahren gelöst, so dass das Vⁿ(t) als eine Knotenspannung bei jedem Port erreicht wird.
5 erklärt ein Modell, das implementiert wird durch Ersetzen des Schaltungsanalysemodells durch Stromquellen unter Verwendung von Knotenspannungen bei entsprechenden Ports, welche wie oben beschrieben, erhalten werden. V ist mit jedem Port verbunden und bildet eine unabhängige Spannungsquelle, und ihr Wert wird durch die Knotenspannungen V¹ bis Vⁿ an den entsprechenden Ports angegeben, welche mit der Schaltungsanalyse in 4 erhalten werden. Dann wird eine Analyse mit einem Zeitdomänen-Momentenverfahren durchgeführt, unter Verwendung des in 5 gezeigten Modells, und ein Vektor I(t), dessen Komponentenströme I₁(t), I₂(t), ..., I_m(t), sind, welche jeweils in m kleinen Elementen fließen, wird erhalten.
Falls die in den kleinen Elementen fließenden Ströme auf diese weise erhalten werden, kann mit einem bekannten Verfahren ein elektromagnetisches Feld erhalten werden. Dieses Verfahren wird kurz beschrieben. Zuerst wird ein elektrisches Feld aus E mit der folgenden Gleichung erhalten. E = –gradΦ – divA (11)
Ein elektromagnetisches Feld H wird durch die folgende Gleichung erhalten. μH = rot A (12)
Bei diesen Gleichungen, gibt Φ ein skalares Potential an und A zeigt ein Vektorpotential an. Das Skalarpotential Φ wird bestimmt durch eine Verteilung einer elektrischen Ladung q von einem Modell, q und Strom J, die in dem Modell fließen, stehen miteinander durch die folgende Kontiunitätsgleichung in Beziehung.
Falls eine Stromverteilung gelernt wird, kann dementsprechend eine elektrische Ladung q ermittelt werden. Für das Vektorpotential A werden die folgenden Gleichungen durch Verwendung einer Freiraum-Green-Funktion G befriedigt. für Linienelement A = ∫ JGdl (14) für ebenes Element A = ∮ JGdS (15)
Die Gleichung (14) entspricht Linienelementen und eine Integration wird entsprechend Linienelementen durchgeführt. Die Gleichung (15) entspricht flachen oder ebenen Elementen, und eine Integration wird für die gesamte Oberfläche eines Modells durchgeführt. Falls, wie oben beschrieben, ein in einem Modell fließender Strom gelernt wird, kann ein elektromagnetisches Feld berechnet werden.
Die 6 und 7 zeigen Flußdiagramme eines Analyseverfahrens, das bei dieser bevorzugten Ausführungsform durchgeführt wird. Nachdem ein Prozess in 6 gestartet worden ist, werden bei dem Schritt S1 zuerst Daten eingegeben. Die Eingabedaten enthalten eine Analysenschrittbreite als gemeinsame Daten, nämlich ein Zeitintervall, das später zu beschreiben ist, Komponenten und Knoteninformation als Schaltungsanalysedaten und Port-Information, welche anzeigen, welcher Port mit welchem Knoten innerhalb der Schaltung verbunden ist.
Analysedaten des Zeitdomänen-Momentenverfahrens umfassen Informationen über die Position, die Größe und das Material der kleinen Elemente, welche ein Modell konfigurieren, und Port-Information, welche anzeigt, welcher Port mit welchem kleinen Element verbunden ist.
Als Ergebnis der Dateneingabe bei den Schritt S1 werden ein Zeitintervall und eine Analysenendzeit aus den Eingangsdaten mit einer Datenleseroutine ausgelesen und in einem nicht gezeigten Speicher gespeichert. Zusätzlich werden die Position, die Größe und die elektrische Charakteristik von jedem kleinen Element in dem Speicher gespeichert, in Übereinstimmung mit dem Zeitdomänen-Momentenverfahren, und Element- und Knoteninformation werden in dem Speicher in Übereinstimmung mit der Schaltungsanalyse gespeichert.
Bei dem Schritt S2 der 6 wird eine wechselseitige Impedanz berechnet und in dem Speicher gespeichert. Gemeinsame Koeffizienten eines Materials wie Permeabilität, Dielektrizitätskonstante usw. werden hier nicht multipliziert. Dann wird bei dem Schritt S3 eine Verzögerungskomponente bestimmt und eine Impedanzmatrix Z wird erzeugt. Operationen bei den Schritten S2 und S3 werden durch eine Matrix-Erzeugungsroutine des Zeitdomänen-Momentenverfahrens durchgeführt. Eine Matrix mit wechselseitigen Impetanzen wird basierend auf den Positionsdaten der kleinen Elemente erzeugt, eine Zeitverzögerungskomponente wird bestimmt und von der Matrix ausgeschlossen, und eine Matrix von Impedanzen, nämlich Z, wird erzeugt.
Dann wird bei dem Schritt S4 die Impetanzmatrix Z mit LDU-Zerlegung zerlegt, und eine Admittanzenmatrix, nämlich Y, wird berechnet. Diese Berechnung wird durch eine Matrixberechnungsroutine durchgeführt und jedes Element der Matrix wird in dem Speicher gespeichert.
Nachdem bei dem Schritt S5 eine Anlysenzeit t auf einen Anfangswert 0 gesetzt ist, wird bei jeder Analysezeit ein elektromagnetisches Feldanalyseverfahren durchgeführt. Zuerst wird bei dem Schritt S6 bestimmt, ob der Wert der Zeit t größer als die Analyseendzeit T ist oder nicht. Hier wird festgestellt, daß der Wert der Zeit t nicht größer wird als die Analysenendzeit T, und das Verfahren geht weiter zu Schritt 7.
Bei dem Schritt S7 wird ein Strom berechnet, der in jedem der Ports fließt, falls an keinen der Ports eine Spannung angelegt wird. Diese Berechnung wird mit einer Stromberechnungsroutine des Zeitdomänen-Momentenverfahrens durchgeführt. Das Ergebnis dieser Berechnung wird für eine Schaltungsanalysenroutine vorgesehen.
Die Schritte S8 und S9 sind Operationen, die durch die Schaltungsanalyseroutine durchgeführt werden. Bei dem Schritt S8 sind eine unabhängige Stromquelle und eine spannungsabhängige Stromquelle an einem Port entsprechend einem Stromwert angeordnet, der erhalten wird durch eine Stromberechnungsroutine, und eine Admittanzmatrix Y, die erhalten wird durch die Matrixberechnungsroutine. Bei dem Schritt S9 wird eine Berechnung einer Spannung bei jedem der Ports durch die Schaltungsanalyse durchgeführt, nämlich die Spannung zwischen den Ports wird durch eine Schaltungsanalysenroutine durchgeführt, z. B. mit einer repräsentativen Schaltungsanalyse Software SPICE, basierend auf der Berechnung der Spannung bei jedem Port, welche mit der Schaltungsanalyse durchgeführt wird, nämlich die Stromquelle, die bei jedem Port angeordnet ist, und Knoten und die Komponenteninformation, die von den Eingangsdaten vorgesehen werden.
Operationen bei den Schritten S10 bis S13 sind Operationen, die durch die Stromberechnungsroutine des Zeitdomänen-Momentenver-fahrens durchgeführt werden. Bei dieser Routine ist die Zeitverzögerungskomponente Re(t) bereits aus den Zeitdaten und den Positionsdaten der kleinen Elemente berechnet. Bei dem Schritt S10 werden unabhängige Spannungsquellen gesetzt, wie in Verbindung mit 5 beschrieben wurde.
Bei dem Schritt S11 wird die Zeitverzögerungskomponente zu dem Spannungsausdruck hinzuaddiert. Bei dem Schritt S12 werden simultante Matrixgleichungen (8) und (9), die die dem Port zugeführte Spannung und die Zeitverzögerungskomponente und die Admittanz-Matrix Y verwenden, gelöst, so daß ein Stromvektor I erhalten wird, und ein Strom, der in jedem kleinen Element fließt, wird in einer Stromdatei 20 gespeichert und auf einem Schirm eine Terminals 21 bei Bedarf angezeigt.
Bei dem Schritt S13 wird dann eine elektromagnetisches Feld in einer Zeitdomäne erhalten, unter Verwendung des Stromvektors I und sein Ergebnis wird in eine Datei 22 für ein elektromagne ti-sches Feld gespeichert und auf dem Schirm des Terminals 21 angezeigt. Nachdem in dem Schritt S14 der Wert der Zeit t um ein Zeitintervall Δt erhöht worden ist, werden die Operationen in und nach dem Schritt S6 wiederholt.
Falls bei dem Schritt S6 festgestellt wird, daß die Analysezeit t die Analyseendzeit T überschreitet, wird der Strom in der Zeitdomäne konvertiert in einen Wert in einem Frequenzbereich durch eine FFT-(Fast Fourier Transform)-routine bei dem Schritt S15, und das Ergebnis wird in einer Stromdatei 23 gespeichert und auf dem Schirm des Terminals 21 angezeigt. Zusätzlich wird bei dem Schritt S16 ein elektromagnetisches Feld in dem Frequenzbereich aus dem Stromwert in dem Frequenzbereich durch eine elektromagnetische Feldberechnungsroutine berechnet bei dem Schritt S16 und das Ergebnis wird in einer Datei 24 für ein elektromagnetisches Feld gespeichert und auf dem Schirm des Terminals 21 angezeigt. Hier wird das Verfahren beendet.
Als nächstes wird ein spezifisches Beispiel beschrieben, auf welches das Analyseverfahren gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform angewendet wird. Die 8 zeigt ein Analysenmodell eines Analysenziels, wo eine Dipolantenne mit einer Schaltung verbunden ist. In dieser Figur wird angenommen, daß die Dipolantenne 26 in 5 kleine Elemente (Drähte) als ein Zeitdomänen-Momentenverfahrensmodell 27 unterteilt und mit einer Schaltungsanalysenmodell 28 verbunden ist, in dem die zweiten und vierten kleinen Elemente mit den ersten bzw. zweiten Ports verbunden sind.
Der in den entsprechenden kleinen Elementen fließende Strom ist durch die folgenden Matritzen dargestellt.
Da das zweite und das vierte kleine Element mit den ersten bzw. zweiten Ports verbunden ist, wie in 8 gezeigt, sollte vermerkt werden, daß die Relationen der folgenden Gleichungen erfüllt werden.
Y¹¹ = Y₂₂, Y¹² = Y₂₄, Y²¹ = Y₄₂, Y²² = Y₄₄
9 zeigt zeigt ein Modell, das erhalten wird durch Ersetzen des Zeitdomänen-Momentenverfahrensmodells entsprechend der 8, mit unabhängigen Stromqellen und spannungsabhängige Stromquellen äquivalent dem Modell der 4. Ähnlich der 4 werden eine unabhängige Stromquelle und zwei spannungsabhängige Stromquellen bei den Ports 1 bzw. 2 angeordnet, und eine Schaltungsanalyse wird unter Verwendung dieses Modells durchgeführt.
Als nächstes wird ein Simulationsbeispiel gemäß diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel durchgeführt. 10 erklärt ein Analysenmodell in einer Simulation. In dieser Figur sind eine Wellenquelle einer sinusförmigen Welle von 1V und einer Frequenz von 100 MHz und eine Diode an einem Eingangsanschluß verbunden, und ein Widerstand von 276 Ω zur Herstellung einer Anpassung mit einer Übertragungsleitung ist mit einem Ausgangsanschluß verbunden. Es wird angenommen, daß Eingangs- und Ausgangsanschlüsse durch eine Übertragungsleitung verbunden sind, deren Länge 30 cm beträgt, wobei die Impedanzcharakteristik dieser Übertragungsleitung 276 Ω und eine Verzögerungszeit 1 ns beträgt.
11 zeigt eine zeitliche Änderung eines Eingangs/Ausgangsstromes als Ergebnis einer Analyse, die für das Analysenmodell der 10 durchgeführt wurde. Bei dieser Figur bezeichnen I2 und I3 Eingangs- bzw. Ausgangsströme, und die Diode ist mit dem Eingangsanschluss verbunden. Deshalb zeigt diese Figur als ein korrektes Analysenergebnis ein Ergebnis derart, daß sowohl der Eingangs- als auch der Ausgangsstrom als Halbwelle gebildet sind und der Ausgangsstrom um 1 ns gegenüber dem Eingangsstrom verzögert ist. Die Breite der Stromwelle (Halbwelle) beträgt etwa 3 ns, was kürzer als der Halbzyklus (5 ns) eines 100-MHz-Wechselstroms ist. Dies ist so, weil die Energieversorgungsspannung 1V ist und eine Zeitperiode existiert, während welcher auf Grund der Vorwärtspannung der Diode kein Strom fliegt.
Bis zu dieser Stelle wurden Details des elektromagnetischen Feldintensitäts-Berechnungsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben. Ein elektromagnetisches Feldintensitäts-Berechnungsgerät, welches dieses Verfahren implementiert, kann als ein allgemeines Computersystem konfiguriert werden. 12 ist ein Blockdiagramm, welches die Konfiguration eines solchen Computersystems zeigt, nämlich Hardware-Umgebung.
Das Comutersystem in 12 ist konfiguriert durch eine zentrale Prozessoreinheit (CPU) 30, einen Nur-Lesespeicher (ROM) 31, einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM) 32, eine Kommunikationsschnittstelle 33, eine Speichereinrichtung 34, eine Eingabe/Ausgabeeinrichtung 35 und eine Leseeinrichtung 36 für ein tragbares Speichermedium, welche durch einen Bus 37 miteinander verbunden sind.
Als die Speichereinrichtung 34 ist eine Speichereinrichtung in einer Vielzahl von Formen verfügbar, wie eine Hartplatte, eine Magnetplatte usw. Das durch die Flußdiagramme in den 6 und 7 gezeigt Programm ist in solch einer Speichereinrichtung 34 oder dem ROM 31 gespeichert. Solch ein Programm wird durch die CPU 30 ausgeführt, so daß es möglich wird, eine elektroma gnetische Feldberechnung eines Analyseziels durchzuführen, wo eine Vielzahl von Ports zwischen einem Schaltungsanalysemodell und einem elektromagnetischen Analysemodell existiert, wie es oben anhand der bevorzugten Ausführungsbeispiele beschrieben wurde.
Solch ein Programm kann zum Beispiel in der Speichereinrichtung 34 über ein Netzwerk 39 und die Kommunikationsschnittstelle 33 von der Seite eine Programmproviders 38 gespeichert werden, oder es kann auf einem am Markt erhältlichen und verteilten tragbaren Speichermedium 40 gespeichert sein, welches durch die Leseeinrichtung 36 eingestellt oder eingerichtet und durch die CPU 30 gelesen und ausgeführt wird. Als tragbares Speichermedium 40 sind Speichermedien in einer Vielzahl von Formen verfügbar wie eine CD-Rom, eine flexible Platte, eine optische Platte, eine magneto-optische Platte usw. Das auf solch einem Speichermedium gespeicherte Programm wird durch die Leseeinrichtung 36 gelesen, so daß die elektromagnetische Feldintensitätsberechnung entsprechend der bevorzugten Ausführungsform implementiert werden kann.
Wie oben im Detail beschrieben wurde, kann ein elektromagnetisches Feld, welches von einer von einem Analyseziel ausgestrahlten eletromagnetischen Welle erzeugt wird, in dem Fall berechnet werden, wo das Analyseziel durch ein elektromagnetisches Wellenanalysenmodell, ein Schaltungsanalysenmodell und eine Vielzahl von Ports, welche die beiden Modelle verbinden, konfiguriert ist.
Ferner wird ein Zeitdomänen-Momentenverfahren als eine elektromagnetische Wellenanalyse verwendet, so daß ein elektromagnetisches Feld mit hoher Genauigkeit sogar für eine Analysenziel berechnet werden kann, bei welchem eine Antenne wie eine Dipolantenne oder eine spiralförmige Antenne mit einer Schaltung verbunden ist. Dies trägt in großem Maße zu einer Verbesserung der Praktikabilität eines elektromagnetischen Feldintensitäts-Berechnungsgeräts bei.

Claims

Verfahren zur Berechnung einer elektromagnetischen Feldintensität, welches ein elektromagnetisches Feld berechnet, das durch eine von einem Analyseziel abgestrahlte elektromagnetische Welle erzeugt wird, durch Trennen des Analyseziels, welches eine nichtlineare Schaltungskomponente enthält, in ein Schaltungsanalysemodell (11), auf welches ein Schaltungsanalyseverfahren anzuwenden ist, und ein Analysemodell (10) für elektromagnetische Wellen, auf welches ein Zeitdomänen-Momentenverfahren als ein Analyseverfahren für eine elektromagnetische Welle anzuwenden ist, und eine Vielzahl von Ports, welche die beiden Modelle verbinden, mit: Partitionieren des Analyseziels in kleine Elemente, um das Zeitdomänen-Momentenverfahren anzuwenden; Einstellen einer spannungsabhängigen Stromquelle durch Verwenden eines Teils von Elementen einer Admittanz-Matrix, welche Admittanzen zwischen kleinen Elementen als Elemente enthält; Anordnen einer unabhängigen Stromquelle und der spannungsabhängigen Stromquelle bei jedem der Vielzahl von Ports und Berechnen einer Spannung bei jedem der Vielzahl von Ports mit der Schaltungsanalyse (1); Anordnen einer Spannungsquelle bei jedem der Vielzahl von Ports unter Verwendung des berechneten Spannungswertes und Berechnen eines Stroms, der in dem Analyseziel fließt, mit der Analyse für elektromagnetische Wellen (2); und Erhöhen einer Analysenzeit schrittweise und Wiederholen der Berechnung der Spannung bei jedem der Vielzahl von Ports und Berechnen des in dem Analysenziel (3) fließenden Stromes.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem ein Modifikationsknoten-Analyseverfahren als Schaltungsanalyseverfahren verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner mit; Berechnen eines Stroms, der in jedem der Viezahl von Ports fließt, in einem Zustand, bei dem eine Spannung an keinem der Vielzahl von Ports angelegt wird, bevor die Spannungsberechnung mit der Schaltungsanalyse durchgeführt wird; und Einstellen der unabhängigen Stromquellen unter Verwendung des berechneten Stromwertes.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner mit Erhalten eines elektromagnetischen Feldes, welches von dem Analysenziel abgestrahlt wird, unter Verwendung eines Ergebnisses der Berechnung des in dem Analysenziel fließenden Stroms und Erhalten des elektromagnetischen Feldes auch bei den wiederholten Berechnungen.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner Transformieren des in dem Analyseziel fließenden Stroms, der in einer Zeitdomäne erhalten wurde, in eine Frequenzregion, nach den wiederholten Berechnungen, durch schnelle Fouriertransformation; und Erhalten eines elektromagnetischen Feldes in der Frequenzregion, welches von dem Analysenziel abgestrahlt wurde, unter Verwendung des Stromwertes nach der Transformation.
Berechnungsgerät zur Berechnung einer elektromagnetischen Feldintensität, welches ein elektromagnetisches Feld berechnet, das von einer von einem Analysenziel abgestrahlten elektromagnetischen Welle erzeugt wurde, durch Trennen des Analyseziels, welches eine nichtlineare Schaltungskomponente ent hält, in ein Schaltungsanalysemodell (11), auf welches ein Schaltungsanalyseverfahren anzuwenden ist, eine elektromagnetisches Wellenanalysemodell (10), auf welches ein Zeitdomänen-Momentenverfahren als ein elektromagnetisches Wellenanalysenverfahren anzuwenden ist, und eine Vielzahl von Ports als Abschnitte, welche die beiden Modelle verbinden, mit: einer Schaltungsanalyseneinheit (1), welche eine unabhängige Stromquelle und eine spannungsabhängige Stromquelle bei jedem der Vielzahl von Ports anordnet, und eine Spannung bei jedem der Vielzahl von Ports mit der Schaltungsanalyse berechnet, wobei die spannungsabhängige Stromquelle durch Verwenden eines Teils von Elementen einer Admittanz-Matrix, welche Admittanzen zwischen kleinen Elementen als Elemente enthält, eingestellt wird; einer Stromberechnungseinheit (2), welche eine Spannungsquelle bei jedem der Vielzahl von Ports anordnet, unter Verwendung des berechneten Spannungswertes, und welche einen Strom berechnet, der in dem Analyseziel fließt, mit der elektromagnetischen Wellenanalyse, wobei das Analyseziel in kleine Elemente partitioniert wird, um das Zeitdomänen-Momentenverfahren anzuwenden; und einer Steuereinheit (3) für wiederholte Berechnung, welche eine Analysenzeit schrittweise erhöht, und die Schaltungsanalyseneinheit die Spannung bei jedem der Vielzahl von Ports wiederholt berechnen läßt, und die Stromberechnungseinheit den in dem Analyseziel fließenden Strom wiederholt berechnen läßt.
Computer-lesbares Speichermedium, das in einem Computer verwendet wird, welcher ein elektromagnetisches Feld berechnet, das durch eine von einem Analysenziel abgestrahlte elektromagnetische Welle erzeugt wird, durch Trennen des Analyseziels, welches eine nichtlineare Schaltungskomponente enthält, in ein Schaltungsanalysenmodell (11), auf welches ein Schaltungsanalysenverfahren anzuwenden ist, ein elektromagnetisches Wellenanalysenmodell (10), auf welches ein Zeitdomänen-Momentenverfahren als ein elektromagnetisches Wellenanalysenverfahren anzuwenden ist, und eine Vielzahl von Ports als Abschnitte, welche die beiden Modelle verbinden, auf welchem ein Programm gespeichert ist, welches bewirkt, daß der Computer ein Verfahren ausführt, welches umfaßt: Partitionieren des Analyseziels in kleine Elemente, um das Zeitdomänen-Momentenverfahren anzuwenden; Einstellen einer spannungsabhängigen Stromquelle durch Verwenden eines Teils von Elementen einer Admittanz-Matrix, welche Admittanzen zwischen kleinen Elementen als Elemente enthält; Anordnen einer unabhängigen Stromquelle und der spannungsabhängigen Stromquelle bei jedem der Vielzahl von Ports und Berechnen einer Spannung bei jedem der Vielzahl von Ports mit der Schaltungsanalyse (1), Anordnen einer Spannungsquelle bei jedem der Vielzahl von Ports unter Verwendung des berechneten Spannungswertes und Berechnen eines in dem Analysenziel fließenden Stroms mit der elektromagnetischen Wellenanalyse, und schrittweises Erhöhen einer Analysenzeit und Wiederholen der Berechnung der Spannung bei jedem der Vielzahl von Ports und Berechnen des in dem Analysenziel (3) fließenden Stromes.