JP2009294774A - Electromagnetic field analysis device - Google Patents

Electromagnetic field analysis device Download PDF

Info

Publication number
JP2009294774A
JP2009294774A JP2008146006A JP2008146006A JP2009294774A JP 2009294774 A JP2009294774 A JP 2009294774A JP 2008146006 A JP2008146006 A JP 2008146006A JP 2008146006 A JP2008146006 A JP 2008146006A JP 2009294774 A JP2009294774 A JP 2009294774A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
thin film
analysis
electric field
electromagnetic field
film model
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2008146006A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masashi Oshima
賢史 大島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
Priority to JP2008146006A priority Critical patent/JP2009294774A/en
Publication of JP2009294774A publication Critical patent/JP2009294774A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electromagnetic field analysis device that analyzes an electromagnetic field of a space including a thin film at high speed with high accuracy. <P>SOLUTION: The analysis device has: an analysis model construction part 312 creating an analysis model of the analysis space based on structure data 131 stored in a storage part 320; a thin film model mesh setting part 314 setting thin film model information 136 related to a thin film model wherein electromagnetic fields different from each other are respectively allocated to the surface and the backside on a boundary (a mesh) of a cell corresponding to a thin film structure; and an electromagnetic field analysis part 316 calculating the electromagnetic fields of the surface and the backside of the thin film model, based on analysis model information 135 and the thin film model information 136. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、電磁界解析装置に関し、特に、時間領域有限差分法(Finite Difference Time Domain Method,FDTD法)により電磁界解析を行なう電磁界解析装置に関する。   The present invention relates to an electromagnetic field analysis apparatus, and more particularly, to an electromagnetic field analysis apparatus that performs electromagnetic field analysis by a time-domain finite difference method (Finite Difference Time Domain Method, FDTD method).

近年、薄型テレビや携帯電話に代表されるディジタル家電製品の高機能化に伴い、ディジタル家電製品に使用される回路素子の高速化やプリント基板の高密度化が進んでいる。それに伴って、回路素子や基板で発生する電磁ノイズへの対策(例えば、電磁ノイズによる誤動作対策、電磁ノイズの放射抑制)が以前にもまして重要視されている。   In recent years, with the advancement of functions of digital home appliances typified by flat-screen televisions and mobile phones, the speed of circuit elements used in digital home appliances and the density of printed circuit boards are increasing. Accordingly, countermeasures against electromagnetic noise generated in circuit elements and substrates (for example, countermeasures against malfunction due to electromagnetic noise and suppression of electromagnetic noise radiation) are more important than ever.

そこで、電磁ノイズ対策を効果的に行うために、回路素子や基板の電磁ノイズをコンピュータ上で解析する技術が盛んに開発されている。   In order to effectively take measures against electromagnetic noise, techniques for analyzing electromagnetic noise of circuit elements and substrates on a computer have been actively developed.

電磁ノイズをコンピュータ上で解析する技術の1つとして、時間領域有限差分法(Finite Difference Time Domain Method,FDTD法)がある(非特許文献1参照)。   One technique for analyzing electromagnetic noise on a computer is the time domain finite difference method (FDTD method) (see Non-Patent Document 1).

FDTD法による電磁界解析について説明する。FDTD法ではマクスウェル方程式を時間、空間に対して数値差分したものを用いる。ファラデーの法則、アンペアの法則は、それぞれ、次の式(1)、式(2)のように表わされる。   The electromagnetic field analysis by the FDTD method will be described. The FDTD method uses a Maxwell equation obtained by numerically subtracting time and space. Faraday's law and Ampere's law are expressed by the following equations (1) and (2), respectively.

Figure 2009294774
Figure 2009294774

Figure 2009294774
Figure 2009294774

式(1)、式(2)に、B=μH、D=εE、J=σEを代入し、次の式(3)、式(4)を得る。ここで、μは透磁率、εは誘電率、σは導電率である。これらは、空間に配置されている構造物の媒質ごとに決定される定数である。   Substituting B = μH, D = εE, and J = σE into equations (1) and (2), the following equations (3) and (4) are obtained. Here, μ is magnetic permeability, ε is dielectric constant, and σ is conductivity. These are constants determined for each medium of the structure disposed in the space.

Figure 2009294774
Figure 2009294774

Figure 2009294774
Figure 2009294774

式(3)、式(4)は、式中に、時間に関する微分(δt)、空間に関する微分(δx)を含んでいる。そのため、中心差分を用いて数値的に式(3)、式(4)を差分化する。差分化の時間ステップをΔtとすると、式(5)、式(6)が得られる。E、Hの右上の添え字は、時刻を示す。電界および磁界は、時間的に、互いに2分の1時間刻み分ずれるように配置される。   Expressions (3) and (4) include a time derivative (δt) and a space derivative (δx). For this reason, Expression (3) and Expression (4) are numerically differentiated using the center difference. Assuming that the time step of the difference is Δt, equations (5) and (6) are obtained. The subscripts at the upper right of E and H indicate time. The electric field and the magnetic field are arranged so as to be offset from each other by a half hour.

Figure 2009294774
Figure 2009294774

Figure 2009294774
Figure 2009294774

式(5)を時刻nの電界についてまとめると、式(7)を得る。   When Expression (5) is summarized for the electric field at time n, Expression (7) is obtained.

Figure 2009294774
Figure 2009294774

また、式(6)を時刻n+1/2の磁界についてまとめると式(8)を得る。   Further, when Expression (6) is summarized for the magnetic field at time n + 1/2, Expression (8) is obtained.

Figure 2009294774
Figure 2009294774

式(7)、式(8)は、ある場所のある時刻の電界および磁界は、1ステップ前のその場所における自身の値と、半ステップ前の近傍の磁界・電界から計算できることを示している。このように、中心差分を用いたFDTD法では、2分の1時間刻み分ずれた時刻の電界および磁界が計算される。   Expressions (7) and (8) indicate that the electric field and magnetic field at a certain time at a certain place can be calculated from its own value at that place before one step and the magnetic field / electric field in the vicinity before half a step. . As described above, in the FDTD method using the center difference, the electric field and the magnetic field at the time shifted by half an hour are calculated.

また、FDTD法では、電界および磁界は、互いに2分の1セル分ずれるように配置され、2分の1セル分ずれた位置の電界および磁界が計算される。FDTD法における電界および磁界の配置を図1に示す。図1は、FDTD法における電界および磁界の配置を示す図である。   In the FDTD method, the electric field and the magnetic field are arranged so as to be shifted from each other by a half cell, and the electric field and the magnetic field at a position shifted by a half cell are calculated. The arrangement of electric and magnetic fields in the FDTD method is shown in FIG. FIG. 1 is a diagram showing the arrangement of electric and magnetic fields in the FDTD method.

つまり、FDTD法は、図1に示すように配置された電界および磁界を、式(7)および式(8)を用いて時間的に更新することで、解析領域中の電界および磁界の挙動を解析する方法である。   In other words, the FDTD method updates the electric and magnetic fields arranged as shown in FIG. 1 with time using the equations (7) and (8), thereby changing the behavior of the electric and magnetic fields in the analysis region. It is a method of analysis.

ところで、FDTD法で安定した解析を行うためには、時間ステップΔtに関して、式(9)に示すCourant条件を満足しなければならない。   By the way, in order to perform a stable analysis by the FDTD method, the Courant condition shown in Expression (9) must be satisfied with respect to the time step Δt.

Figure 2009294774
Figure 2009294774

Courant条件から、FDTD法では、セルサイズ(Δx,Δy,Δz)を小さくすれば、時間ステップも小さくする必要がある。   From the Courant condition, in the FDTD method, if the cell size (Δx, Δy, Δz) is reduced, the time step needs to be reduced.

微細な構造物を含む解析をFDTD法で行なう場合、微細な構造物のモデル化のために小さなメッシュサイズを選択する必要がある。したがって、Courant条件を満足するために、微小なタイムステップで解析を行なう必要がある。このように、FDTD法には、微細な構造物を含む空間の電磁界解析に要する時間が大きくなるという欠点があった。   When an analysis including a fine structure is performed by the FDTD method, it is necessary to select a small mesh size for modeling the fine structure. Therefore, in order to satisfy the Courant condition, it is necessary to perform analysis in a minute time step. As described above, the FDTD method has a drawback that the time required for the electromagnetic field analysis of a space including a fine structure increases.

例えば、表面に金属メッキ処理が施されたプラスチックの構造物に対して電界解析を行なうことを考える。通常の構造物(フレームやシールドボックスなど)の厚みが数mmであるのに対して、メッキの厚みは数umあるいはそれ以下であるため、メッキ部をセル化できるようにメッシュ化を行なうと、解析セル数が膨大となってしまう。   For example, consider performing an electric field analysis on a plastic structure whose surface is subjected to metal plating. While the thickness of normal structures (frames, shield boxes, etc.) is several millimeters, the thickness of the plating is several um or less, so when meshed so that the plating part can be made into cells, The number of analysis cells becomes enormous.

一方、通常の構造物に合わせてセルサイズを決めてしまうと、メッキ部をモデル化することができない。もしくは、厚みを実際のものより大幅に厚く扱ってメッキ部をモデル化することになる。   On the other hand, if the cell size is determined in accordance with a normal structure, the plated portion cannot be modeled. Alternatively, the plated portion is modeled by handling the thickness significantly greater than the actual thickness.

従来、サブグリッド法やサブセル法を使ったモデル化も提案されているが、サブグリッド法には安定性の問題があり、サブセル法には、薄い対象物をモデル化すると、解析精度が悪くなるという欠点があった。   Conventionally, modeling using the subgrid method or the subcell method has also been proposed, but the subgrid method has a problem of stability, and the subcell method has poor analysis accuracy when a thin object is modeled. There was a drawback.

非特許文献2には、導体薄膜を、セルのメッシュ面に割当てた導体薄膜と等しい透過係数を有する抵抗膜としてモデル化して、FDTD法によるシミュレーションを行なうことが開示されている。この方法によれば、上に述べたような欠点が克服できる。
宇野亨著、“FDTD法による電磁界およびアンテナ解析”、コロナ社、1998年、p.1−13,52−53 “多層導体薄膜における透過波のFDTD法によるシミュレーション”、電子情報通信学会論文誌、2000年5月、B Vol.J83−B、p.711−719
Non-Patent Document 2 discloses that a conductive thin film is modeled as a resistive film having a transmission coefficient equal to that of the conductive thin film assigned to the mesh surface of the cell, and simulation is performed by the FDTD method. According to this method, the above-mentioned drawbacks can be overcome.
Satoshi Uno, “Electromagnetic field and antenna analysis by FDTD method”, Corona, 1998, p. 1-13, 52-53 “Simulation of transmitted wave in multilayer conductor thin film by FDTD method”, IEICE Transactions, May 2000, B Vol. J83-B, p. 711-719

非特許文献2に記載の方法は、構造物の表・裏に存在する磁界をひとつの磁界としてモデル化しており、解析精度が低下するという問題を有する。   The method described in Non-Patent Document 2 has a problem in that the magnetic field existing on the front and back of the structure is modeled as one magnetic field, and the analysis accuracy is lowered.

本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであって、薄膜を含む空間の電磁界を高速かつ精度よく解析する電磁界解析装置を提供することを課題とする。   The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an electromagnetic field analysis apparatus that analyzes an electromagnetic field in a space including a thin film at high speed and with high accuracy.

1つの局面に係る本願発明は、電磁界解析装置であって、薄膜構造を有する構造物の構造データおよび解析条件を格納する記憶手段と、構造データおよび解析条件に基づいて、構造物を含む解析空間を、それぞれに電磁界が割り当てられた複数のセルに分割した解析モデルを作成するモデル構築手段と、薄膜構造に対応するセルの境界上に、境界の表面および裏面にそれぞれ異なる電磁界を割当てた薄膜モデルを設定する薄膜モデル設定手段と、各セルの電磁界を、各セルおよび各セルの周辺のセルの1ステップ前の電磁界に基づいて算出する解析手段とを備え、解析手段は、境界の各面上の1ステップ前の電磁界値として、表面および裏面上の1ステップ前の電磁界値に薄膜モデルの電磁透過特性に応じた係数をかけた値に基づいて定まる実効電磁界値を用いる。   The present invention according to one aspect is an electromagnetic field analysis apparatus, comprising a storage means for storing structure data and analysis conditions of a structure having a thin film structure, and an analysis including the structure based on the structure data and the analysis conditions Model construction means to create an analysis model that divides space into multiple cells each assigned an electromagnetic field, and assigns different electromagnetic fields to the front and back surfaces of the boundary on the cell boundary corresponding to the thin film structure Thin film model setting means for setting the thin film model, and analysis means for calculating the electromagnetic field of each cell based on the electromagnetic field one step before each cell and the surrounding cells of each cell, The electromagnetic field value one step before on each surface of the boundary is determined based on a value obtained by multiplying the electromagnetic field value one step before on the front and back surfaces by a coefficient corresponding to the electromagnetic transmission characteristics of the thin film model. Using the effective electromagnetic field value.

好ましくは、解析手段は、境界の各面上の電界値に薄膜モデルの電界反射率をかけた値と、各面と異なる面上の電界値に薄膜モデルの電界透過率をかけた値との和を各面上の実効電界値として用いる。   Preferably, the analysis means includes a value obtained by multiplying the electric field value on each surface of the boundary by the electric field reflectance of the thin film model, and a value obtained by multiplying the electric field value on a surface different from each surface by the electric field transmittance of the thin film model. The sum is used as the effective electric field value on each surface.

さらに好ましくは、解析手段は、境界の各面上の磁界値を、各面上の1ステップ前の磁界値と、実効電界値とに基づいて算出する。   More preferably, the analysis means calculates the magnetic field value on each surface of the boundary based on the magnetic field value one step before on each surface and the effective electric field value.

さらに好ましくは、薄膜モデル設定手段は、薄膜モデルの厚みおよび材質に基づいて、電界透過率および電界反射率を算出する。   More preferably, the thin film model setting means calculates the electric field transmittance and electric field reflectance based on the thickness and material of the thin film model.

好ましくは、解析手段は、境界の各面上の磁界値と、各面と異なる面上の磁界値に薄膜モデルの磁界減衰率をかけた値との和を各面上の実効磁界値として用いる。   Preferably, the analysis unit uses a sum of a magnetic field value on each surface of the boundary and a magnetic field value on a surface different from each surface multiplied by the magnetic field attenuation factor of the thin film model as an effective magnetic field value on each surface. .

さらに好ましくは、解析手段は、境界の各面上の電界値を、各面上の1ステップ前の電界値に薄膜モデルの電界反射率をかけた値と、各面と異なる面上の1ステップ前の電界値に薄膜モデルの電界透過率をかけた値と、実効磁界値とに基づいて算出する。   More preferably, the analyzing means sets the electric field value on each surface of the boundary, the electric field value on one surface before one step multiplied by the electric field reflectance of the thin film model, and one step on a surface different from each surface. Calculation is based on the value obtained by multiplying the previous electric field value by the electric field transmittance of the thin film model and the effective magnetic field value.

さらに好ましくは、薄膜モデル設定手段は、薄膜モデルの厚みおよび材質に基づいて、磁界減衰率を算出する。   More preferably, the thin film model setting means calculates the magnetic field attenuation rate based on the thickness and material of the thin film model.

本発明によれば、微小な構造物を薄膜モデルとしてモデル化し、薄膜モデル上の電磁界を表裏区別して更新する。その結果、薄膜を含む空間の電磁界を計算時間を増やすことなく精度よく解析することができる。   According to the present invention, a minute structure is modeled as a thin film model, and the electromagnetic field on the thin film model is distinguished and updated. As a result, the electromagnetic field in the space including the thin film can be analyzed accurately without increasing the calculation time.

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部分には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰り返さない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the same parts are denoted by the same reference numerals. Their names and functions are also the same. Therefore, detailed description thereof will not be repeated.

(1.ハードウェア構成)
図2は、本実施の形態に係る解析装置100の構成をブロック図形式で示す図である。以下、図2を参照して、解析装置100の構成について説明する。
(1. Hardware configuration)
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of analysis apparatus 100 according to the present embodiment. Hereinafter, the configuration of the analysis apparatus 100 will be described with reference to FIG.

解析装置100は、コンピュータ本体102と、モニタ104と、キーボード106と、マウス108とを備える。モニタ104は、コンピュータ本体102内部の情報を表示する。キーボード106およびマウス108は、外部からの指示を受け付け、指示をコンピュータ本体102に送る。バス170は、モニタ104、キーボード106、マウス108と、コンピュータ本体102とを接続する。   The analysis apparatus 100 includes a computer main body 102, a monitor 104, a keyboard 106, and a mouse 108. The monitor 104 displays information inside the computer main body 102. The keyboard 106 and mouse 108 accept external instructions and send the instructions to the computer main body 102. A bus 170 connects the monitor 104, the keyboard 106, the mouse 108, and the computer main body 102.

コンピュータ本体102は、CPU(central processing unit)110と、ROM(Read Only Memory)およびRAM(Random Access Memory)を含むメモリ120と、ハードディスク130と、フレキシブルディスク(Flexible Disc、以下「FD」と呼ぶ)ドライブ140と、光ディスクドライブ150と、外部とデータの授受を行なうための通信インターフェイス160とを含む。CPU110、メモリ120、ハードディスク130、FDドライブ140、光ディスクドライブ150、通信インターフェイス160は、相互にバス170により接続されている。   The computer main body 102 includes a CPU (central processing unit) 110, a memory 120 including a ROM (Read Only Memory) and a RAM (Random Access Memory), a hard disk 130, a flexible disk (hereinafter referred to as "FD"). Drive 140, optical disk drive 150, and communication interface 160 for exchanging data with the outside are included. The CPU 110, the memory 120, the hard disk 130, the FD drive 140, the optical disk drive 150, and the communication interface 160 are connected to each other via a bus 170.

演算処理装置として機能するCPU110は、メモリ120をワーキングメモリとして、ハードディスク130に格納されたプログラムに対応した処理を実行する。   The CPU 110 functioning as an arithmetic processing unit executes processing corresponding to a program stored in the hard disk 130 using the memory 120 as a working memory.

FDドライブ140は、FD142の情報を読み書きする。光ディスクドライブ150は、CD−ROM(Compact Disc Read−Only Memory)152等の光ディスク上の情報を読み込む。なお、解析装置100は、他の媒体、たとえば、DVD−ROM(Digital Versatile Disc)やメモリーカードなどの媒体を読み取ることが可能なドライブ装置を備えていてもよい。   The FD drive 140 reads and writes information of the FD 142. The optical disc drive 150 reads information on an optical disc such as a CD-ROM (Compact Disc Read-Only Memory) 152. The analysis device 100 may include a drive device that can read other media, for example, a medium such as a DVD-ROM (Digital Versatile Disc) or a memory card.

ハードディスク130は、構造データ131と、解析条件134と、解析モデル情報135と、薄膜モデル情報136と、解析結果137と、解析プログラム138を格納する。なお、ハードディスク130は直接アクセスメモリ装置の一例であり、ハードディスク130のかわりに、フラッシュメモリなどを用いてもよい。   The hard disk 130 stores structure data 131, analysis conditions 134, analysis model information 135, thin film model information 136, analysis results 137, and an analysis program 138. The hard disk 130 is an example of a direct access memory device, and a flash memory or the like may be used instead of the hard disk 130.

構造データ131は、解析対象となる空間(以下、解析空間とよぶ)に含まれる物体の構造を表わす情報である。構造データ131は、解析空間中の物体の形状情報132と、物体の材質情報133とを含む。構造データ131は、例えば、ユーザがキーボード106やマウス108などへ入力することにより作成されてもよい。あるいは、構造データ131は、FD142またはCD−ROM152に格納されていてもよい。この場合、FDドライブ140または光ディスクドライブ150が、FD142またはCD−ROM152から構造データ131を読み取って、読み取った構造データ131をハードディスクに格納する。あるいは、構造データ131は、通信インターフェイス160を介して外部から供給されてもよい。   The structure data 131 is information representing the structure of an object included in a space to be analyzed (hereinafter referred to as an analysis space). The structure data 131 includes shape information 132 of an object in the analysis space and material information 133 of the object. The structure data 131 may be created, for example, when a user inputs to the keyboard 106, the mouse 108, or the like. Alternatively, the structure data 131 may be stored in the FD 142 or the CD-ROM 152. In this case, the FD drive 140 or the optical disk drive 150 reads the structure data 131 from the FD 142 or the CD-ROM 152 and stores the read structure data 131 in the hard disk. Alternatively, the structure data 131 may be supplied from the outside via the communication interface 160.

解析条件134は、電磁界解析にあたり必要となる条件である。解析条件134は、メッシュサイズ、吸収境界条件、終了時刻などを含む。解析条件134は、ユーザがマウス108およびキーボード106等を利用することにより設定されてもよいし、FDドライブ140、光ディスクドライブ150、通信インターフェイス160を介して供給されてもよい。   The analysis condition 134 is a condition required for electromagnetic field analysis. The analysis condition 134 includes a mesh size, an absorption boundary condition, an end time, and the like. The analysis condition 134 may be set by the user using the mouse 108, the keyboard 106, or the like, or may be supplied via the FD drive 140, the optical disc drive 150, and the communication interface 160.

解析モデル情報135は、解析空間を分割してできたセルの座標と材質とを関連付けたデータである。薄膜モデル情報136は、解析空間中の薄膜構造をモデル化した薄膜モデルについての情報であり、薄膜モデルのメッシュ座標、電界透過率、磁界減衰率を含む。   The analysis model information 135 is data in which the coordinates of the cell formed by dividing the analysis space and the material are associated with each other. The thin film model information 136 is information on a thin film model obtained by modeling the thin film structure in the analysis space, and includes mesh coordinates, electric field transmittance, and magnetic field attenuation factor of the thin film model.

解析結果137は、電磁界解析の結果であり、各時刻における各点の電磁界値からなる。なお、解析結果137は、必ずしもハードディスク130に格納される必要はない。例えば、CPU110は、電磁界解析の解析結果137を、外部記憶装置に記憶させ、必要に応じてメモリ120などに読み出してもよい。   The analysis result 137 is a result of electromagnetic field analysis, and consists of an electromagnetic field value at each point at each time. Note that the analysis result 137 is not necessarily stored in the hard disk 130. For example, the CPU 110 may store the analysis result 137 of the electromagnetic field analysis in an external storage device and read it to the memory 120 or the like as necessary.

解析プログラム138は、電磁界解析をCPU110に実行させる。つまり、解析プログラム138は、CPU110により実行されるソフトウェアである。一般的に、こうしたソフトウェアは、CD−ROM152、FD142等の記憶媒体に格納されて流通し、光ディスクドライブ150またはFDドライブ140等により記憶媒体から読み取られてハードディスク130に一旦格納される。あるいは、解析装置100がネットワークに接続されている場合には、ネットワーク上のサーバから一旦ハードディスク130にコピーされることもある。このようにハードディスク124に格納された解析プログラム138が、メモリ120中のRAMに読み出されてCPU110により実行される。ただし、ネットワーク接続されている場合には、解析プログラム138は、ハードディスク130に格納されることなくRAMに直接ロードされて実行されてもよい。   The analysis program 138 causes the CPU 110 to perform electromagnetic field analysis. That is, the analysis program 138 is software executed by the CPU 110. Generally, such software is stored and distributed in a storage medium such as a CD-ROM 152 or FD 142, read from the storage medium by the optical disk drive 150 or FD drive 140, and temporarily stored in the hard disk 130. Alternatively, when the analysis apparatus 100 is connected to a network, the analysis apparatus 100 may be temporarily copied from the server on the network to the hard disk 130. The analysis program 138 stored in the hard disk 124 in this way is read into the RAM in the memory 120 and executed by the CPU 110. However, when connected to the network, the analysis program 138 may be directly loaded into the RAM and executed without being stored in the hard disk 130.

なお、解析プログラム138は、通信インターフェイス128を介して、電磁界解析を外部のコンピュータに実行させ、外部のコンピュータに解析結果を解析装置100内に格納させるものであってもよい。   Note that the analysis program 138 may cause the external computer to execute electromagnetic field analysis via the communication interface 128 and store the analysis result in the analysis apparatus 100 in the external computer.

図2に示したコンピュータのハードウェア自体およびその動作原理は一般的なものである。したがって、本発明の機能を実現するにあたり本質的な部分は、FD142、CD−ROM152、ハードディスク130等の記憶媒体に記憶されたソフトウェアである。   The computer hardware itself shown in FIG. 2 and its operating principle are general. Therefore, an essential part for realizing the functions of the present invention is software stored in a storage medium such as the FD 142, the CD-ROM 152, and the hard disk 130.

(2.機能的構成)
次に、図3を用いて、本実施の形態に係る解析装置100の機能的構成について説明する。図3は、本実施の形態に係る解析装置100の機能的構成をブロック図形式で示す図である。
(2. Functional configuration)
Next, the functional configuration of the analysis apparatus 100 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a block diagram showing a functional configuration of analysis apparatus 100 according to the present embodiment.

解析装置100は、電磁界解析を行なうための演算部310と、演算に必要な情報を記憶する記憶部320と、ユーザへの装置内部の情報の表示およびユーザからの指示の受付けを行なうインターフェイス部330とからなる。   The analysis apparatus 100 includes a calculation unit 310 for performing electromagnetic field analysis, a storage unit 320 for storing information necessary for calculation, and an interface unit for displaying information in the apparatus to the user and receiving instructions from the user. 330.

演算部310は、解析空間中の構造物の形状情報およびメッシュサイズに合わせて解析空間をセルに分割した解析モデルを作成する解析モデル構築部312と、薄膜モデルの特徴(材質・厚み・周波数など)を設定する薄膜モデル情報136を作成する薄膜モデルメッシュ設定部314と、解析モデル情報135および薄膜モデル情報136に基づいて解析領域の電磁界を計算する電磁界解析部316を含む。電磁界解析部316は、すでに求めた時刻の電磁界から次の時刻の磁界を算出する磁界更新部317と、すでに求めた時刻の電磁界から次の時刻の電界を算出する電界更新部318とを有する。   The calculation unit 310 includes an analysis model construction unit 312 that creates an analysis model in which the analysis space is divided into cells according to the shape information and mesh size of the structure in the analysis space, and features (material, thickness, frequency, etc.) of the thin film model. ) Includes a thin film model mesh setting unit 314 that generates thin film model information 136 and an electromagnetic field analysis unit 316 that calculates an electromagnetic field in the analysis region based on the analysis model information 135 and the thin film model information 136. The electromagnetic field analysis unit 316 includes a magnetic field update unit 317 that calculates a magnetic field at the next time from the electromagnetic field at the already obtained time, and an electric field update unit 318 that calculates an electric field at the next time from the electromagnetic field at the already obtained time. Have

記憶部320は、図2で説明した構造データ131、解析結果137、解析条件134、解析モデル情報135、薄膜モデル情報136を格納する。   The storage unit 320 stores the structure data 131, the analysis result 137, the analysis condition 134, the analysis model information 135, and the thin film model information 136 described with reference to FIG.

インターフェイス部330は、解析結果137をユーザに表示する結果表示部332と、薄膜モデルとして扱うメッシュに割り当てる材質、厚み、周波数をユーザから受けつける薄膜モデル指定部334と、ユーザから解析条件134の入力を受け付ける解析条件入力部336とを含む。   The interface unit 330 displays a result display unit 332 that displays the analysis result 137 to the user, a thin film model designation unit 334 that accepts the material, thickness, and frequency assigned to the mesh handled as the thin film model from the user, and inputs analysis conditions 134 from the user. And an analysis condition input unit 336 to accept.

(3.処理の流れ)
本実施の形態に係る解析装置100が行なう処理の流れを、図4を参照して説明する。図4は、演算部310が行なう処理を示したフローチャートである。以下、図4を参照して、演算部310が行なう処理について説明する。なお、説明を簡単にするために、2次元TM−FDTD法を例に挙げて説明する。
(3. Process flow)
A flow of processing performed by the analysis apparatus 100 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a flowchart showing processing performed by the calculation unit 310. Hereinafter, with reference to FIG. 4, processing performed by the calculation unit 310 will be described. In order to simplify the description, the two-dimensional TM-FDTD method will be described as an example.

ステップS401において、演算部310に含まれる解析モデル構築部312は、構造データ131に基づいて解析空間に解析対象となる構造物を配置し、解析条件134で指定されているセルサイズで分割し、解析モデルを作成する。解析モデルの各セルには、所定の方法で(ここでは、FDTD法の電磁界配置にしたがって)電磁界が割り当てられる。また、演算部310は、分割した構造物のセル座標および材質を解析モデル情報135として、記憶部320に保存する。   In step S401, the analysis model construction unit 312 included in the calculation unit 310 arranges the structure to be analyzed in the analysis space based on the structure data 131, and divides it by the cell size specified by the analysis condition 134, Create an analysis model. Each cell of the analysis model is assigned an electromagnetic field by a predetermined method (here, according to the electromagnetic field arrangement of the FDTD method). The calculation unit 310 stores the cell coordinates and material of the divided structure in the storage unit 320 as analysis model information 135.

ステップS403において、演算部310に含まれる薄膜モデルメッシュ設定部314は、薄膜モデル指定部334が受け付けた、薄膜構造に対応し、薄膜モデルが割り当てられるセル境界(以下、メッシュとよぶ)の座標、薄膜モデルに割り当てられる材質、厚み、周波数を取得する。薄膜モデルの表面および裏面には、それぞれ異なる電磁界が割り当てられる。表面の電磁界および裏面の電磁界は、後で詳しく説明するように、それぞれ、互いに異なる式にしたがって更新される。   In step S403, the thin film model mesh setting unit 314 included in the calculation unit 310 receives the coordinates of the cell boundary (hereinafter referred to as a mesh) to which the thin film model is assigned corresponding to the thin film structure received by the thin film model specifying unit 334. Get material, thickness and frequency assigned to thin film model. Different electromagnetic fields are assigned to the front and back surfaces of the thin film model. The front and back electromagnetic fields are each updated according to different equations, as will be described in detail later.

なお、薄膜モデルとして扱う薄膜構造が複数ある場合、薄膜モデル指定部334は、薄膜構造の個数分、ステップS403の処理を繰り返す。ユーザが薄膜モデルに関するデータの入力を行なう場合、ユーザは、各薄膜モデル構造に対応する薄膜モデルのデータを入力する。これにともない、薄膜モデルメッシュ設定部314は、入力された全てのデータを取得する。   When there are a plurality of thin film structures handled as the thin film model, the thin film model designating unit 334 repeats the process of step S403 for the number of thin film structures. When the user inputs data regarding the thin film model, the user inputs data of the thin film model corresponding to each thin film model structure. Accordingly, the thin film model mesh setting unit 314 obtains all input data.

そして、薄膜モデルメッシュ設定部314は、薄膜モデルの厚みおよび材質、ならびに薄膜モデルを割りあてたメッシュの両側のセルの材質情報から、薄膜モデルの電磁透過特性を表わす電界透過率(T)および磁界減衰率(A)を求める。ここでは、図5に示した薄膜モデルおよび周辺材質の配置例に関して説明する。図5は、薄膜モデルおよび周辺材質の配置例を示す図である。   The thin film model mesh setting unit 314 then determines the electric field transmittance (T) and the magnetic field representing the electromagnetic transmission characteristics of the thin film model from the thickness and material of the thin film model and the material information of the cells on both sides of the mesh to which the thin film model is assigned. An attenuation factor (A) is obtained. Here, an arrangement example of the thin film model and peripheral materials shown in FIG. 5 will be described. FIG. 5 is a diagram illustrating an arrangement example of a thin film model and peripheral materials.

薄膜モデルメッシュ設定部314は、薄膜モデル520に面する2セル(図5中、空気510およびガラスエポキシ530)の材質情報を取得する。空気510の誘電率ε1,導電率σ1,透磁率μ1,ガラスエポキシ530の誘電率ε3,導電率σ3,透磁率μ3、薄膜モデルの材質の誘電率ε2,導電率σ2,透磁率μ2、厚みd2、周波数fとしたとき、薄膜モデルメッシュ設定部314は、電界透磁率Tを、式(10)に従って計算する(非特許文献2参照)。   The thin film model mesh setting unit 314 acquires material information of two cells (air 510 and glass epoxy 530 in FIG. 5) facing the thin film model 520. Dielectric constant ε1, conductivity σ1, permeability μ1, air epoxy 530 dielectric constant ε3, conductivity σ3, permeability μ3, thin film model material permittivity ε2, conductivity σ2, permeability μ2, thickness d2 When the frequency is f, the thin film model mesh setting unit 314 calculates the electric field permeability T according to the equation (10) (see Non-Patent Document 2).

Figure 2009294774
Figure 2009294774

ただし、ここで、ηi、kiは、ω=2πfとして、式(11)で定義される。   Here, ηi and ki are defined by Equation (11), assuming that ω = 2πf.

Figure 2009294774
Figure 2009294774

また、薄膜モデルメッシュ設定部314は、式(12)に従って、磁界減衰率Aを計算する。ここで、ωは、上と同様、ω=2πfである。   Further, the thin film model mesh setting unit 314 calculates the magnetic field attenuation factor A according to the equation (12). Here, ω is ω = 2πf as described above.

Figure 2009294774
Figure 2009294774

薄膜モデルメッシュ設定部314は、上記手順で算出した電界透過率Tおよび磁界減衰率A、ならびに薄膜モデルを割り当てたメッシュの座標を薄膜モデル情報136として記憶部320に保存する。   The thin film model mesh setting unit 314 stores the electric field transmittance T and the magnetic field attenuation factor A calculated in the above procedure and the coordinates of the mesh to which the thin film model is assigned in the storage unit 320 as the thin film model information 136.

薄膜モデルメッシュ設定部314が、電界透過率および磁界減衰率を算出するので、薄膜モデルについてのデータとして厚み・材質があれば、解析装置100は電磁界解析を行なえる。したがって、電磁界解析にあたり、ユーザが、電界透過率や磁界減衰率の値を計算したり調べたりする必要がない。ただし、電界透過率および磁界減衰率が予め準備されていてもよい。この場合、薄膜モデルメッシュ設定部314は、電界透過率および磁界減衰率を算出しない。   Since the thin film model mesh setting unit 314 calculates the electric field transmittance and the magnetic field attenuation factor, the analysis apparatus 100 can perform an electromagnetic field analysis if there is a thickness / material as data on the thin film model. Therefore, in the electromagnetic field analysis, the user does not need to calculate or check the values of the electric field transmittance and the magnetic field attenuation factor. However, the electric field transmittance and the magnetic field attenuation factor may be prepared in advance. In this case, the thin film model mesh setting unit 314 does not calculate the electric field transmittance and the magnetic field attenuation rate.

ステップS405において、演算部310に含まれる電磁界解析部316は、解析条件134からメッシュサイズを読み込み、読み込んだメッシュサイズおよびクーラント条件から適切な時間ステップ(Δt)を計算する。なお、時間ステップは、予め解析条件として与えられていてもよい。この場合、電磁界解析部316は、解析条件134から時間ステップを読み込む。   In step S405, the electromagnetic field analysis unit 316 included in the calculation unit 310 reads the mesh size from the analysis condition 134, and calculates an appropriate time step (Δt) from the read mesh size and coolant condition. The time step may be given in advance as an analysis condition. In this case, the electromagnetic field analysis unit 316 reads a time step from the analysis condition 134.

続いて、電磁界解析部316は、電磁界の割当て方に従って、電磁界の計算領域を確保する。   Subsequently, the electromagnetic field analysis unit 316 secures an electromagnetic field calculation area according to the electromagnetic field allocation method.

図6を参照して、本実施の形態における電磁界の割り当て方を説明する。図6は、2次元TM−FDTD法における解析領域の電界および磁界の配置を示す図である。薄膜モデル以外の領域では、セルの頂点に電界(図6中、E(i,j),E(i+4,j)等)が配置され、セルの辺上に磁界(図6中、H(i,j),H(i+4,j)等)が配置される。薄膜モデル上の領域に関しては、電界は薄膜モデルの両面に分けて確保される。すなわち、図6において、薄膜モデルの左側の面には、Eleft(i+2,j),Eleft(i+2,j+1)が、薄膜モデルの右側の面には、Eright(i+2,j),Eright(i+2,j+1)が割り当てられる。磁界に関しても、電界と同様に、薄膜モデルの右と左に分けて確保される(図6中、Hleft(i+2,j),Hright(i+2,j))。   With reference to FIG. 6, how to assign the electromagnetic field in the present embodiment will be described. FIG. 6 is a diagram showing the arrangement of electric and magnetic fields in the analysis region in the two-dimensional TM-FDTD method. In regions other than the thin film model, an electric field (E (i, j), E (i + 4, j), etc. in FIG. 6) is arranged at the apex of the cell, and a magnetic field (H in FIG. 6) is placed on the side of the cell. (i, j), H (i + 4, j), etc.) are arranged. For the area on the thin film model, the electric field is secured separately on both sides of the thin film model. That is, in FIG. 6, Eleft (i + 2, j) and Eleft (i + 2, j + 1) are on the left side of the thin film model, and Eright (i + 2) is on the right side of the thin film model. , j) and Eright (i + 2, j + 1) are assigned. As with the electric field, the magnetic field is secured separately on the right and left sides of the thin film model (Hleft (i + 2, j), Hright (i + 2, j) in FIG. 6).

ステップS407において、演算部310に含まれる磁界更新部317は、薄膜モデル上以外の各セルの磁界(図6中、Hy(i,j),Hy(i+3,j),Hy(i,j+1),Hy(i+3,j+1),Hx(i,j),Hx(i+1,j),Hx(i+3,j),H(i+4,j))を、式(13)に従って更新する。すなわち、磁界更新部317は、これまで求めた電磁界から、次の時刻の磁界を求める。   In step S407, the magnetic field update unit 317 included in the calculation unit 310 performs the magnetic field of each cell other than on the thin film model (in FIG. 6, Hy (i, j), Hy (i + 3, j), Hy (i, j + 1), Hy (i + 3, j + 1), Hx (i, j), Hx (i + 1, j), Hx (i + 3, j), H (i + 4, j)) Is updated according to equation (13). That is, the magnetic field updating unit 317 obtains the magnetic field at the next time from the electromagnetic field obtained so far.

Figure 2009294774
Figure 2009294774

ただし、CHXLY(i,j+1)およびCHYLY(i+1,j)は、次の式(14)で与えられる。   However, CHXLY (i, j + 1) and CHYLY (i + 1, j) are given by the following equation (14).

Figure 2009294774
Figure 2009294774

薄膜モデルに隣接するセルの磁界のy成分を求める場合、式(13)に現れる1ステップ前(時刻としては、半時間ステップ前)の電界成分の一部は、薄膜モデル上の電界成分となる。ところが、薄膜モデル上の電界成分は、薄膜モデルの表側と裏側で異なっている。そのため、どのような値を薄膜モデル上の電界成分として用いるかを定めておく必要がある。   When obtaining the y component of the magnetic field of the cell adjacent to the thin film model, a part of the electric field component one step before (half time step before the time) appearing in Equation (13) becomes the electric field component on the thin film model. . However, the electric field component on the thin film model is different between the front side and the back side of the thin film model. Therefore, it is necessary to determine what value is used as the electric field component on the thin film model.

本実施の形態においては、薄膜モデル上の電界成分として、薄膜モデルの表面および裏面の電界成分に薄膜モデルの電界透過特性に応じた係数をかけて求めた実効的な電界成分を用いるものとする。具体的には、磁界を求めたい点がある側の電界成分に電界反射率(1−T)をかけたものと、他方の側の電界成分に電界透過率(T)をかけたものとを足し合わせたものを実効的な電界成分とする。   In the present embodiment, as the electric field component on the thin film model, an effective electric field component obtained by multiplying the electric field component on the front and back surfaces of the thin film model by a coefficient corresponding to the electric field transmission characteristics of the thin film model is used. . Specifically, the electric field component on the side where the magnetic field is desired to be obtained is multiplied by the electric field reflectance (1-T), and the electric field component on the other side is multiplied by the electric field transmittance (T). The sum of these is the effective electric field component.

つまり、磁界更新部317は、H n+1/2(i+1,j)を、式(15)に従って計算する。 That is, the magnetic field updating unit 317 calculates H y n + 1/2 (i + 1, j) according to the equation (15).

Figure 2009294774
Figure 2009294774

ステップS409において、磁界更新部317は、薄膜モデル上のセルの次時刻の磁界を求める。磁界更新部317は、Hx n+1/2(i+2,j)成分を、薄膜モデルのそれぞれの面の成分、つまり、Hleft n+1/2(i+2,j)とHright n+1/2(i+2,j)に分けて扱い、各成分を異なる方法で更新する。 In step S409, the magnetic field updating unit 317 obtains the magnetic field at the next time of the cell on the thin film model. The magnetic field updating unit 317 converts the H x n + 1/2 (i + 2, j) component into the components of each surface of the thin film model, that is, H left n + 1/2 (i + 2, j) and H right n + 1. / 2 (i + 2, j) are handled separately and each component is updated in a different manner.

具体的には、磁界更新部317は、式(16)、式(17)に従って、Hleft n+1/2(i+2,j)およびHright n+1/2(i+2,j)を算出する。なお、式(16)および式(17)中のCHXLY(i+1,j)は、式(14)で定義されたものと同様である。 Specifically, the magnetic field updating unit 317 calculates H left n + 1/2 (i + 2, j) and H right n + 1/2 (i + 2, j) according to the equations (16) and (17). . Note that CHXLY (i + 1, j) in the equations (16) and (17) is the same as that defined in the equation (14).

Figure 2009294774
Figure 2009294774

Figure 2009294774
Figure 2009294774

これらの式から分かるように、磁界更新部317は、磁界を求めるために必要となる薄膜モデル上の1ステップ前の電界成分として、表側および裏側の電界成分ならびに電界透過率Tで表わされる実効的な電界成分を用いる。   As can be seen from these equations, the magnetic field updating unit 317 is effective as represented by the front-side and back-side electric field components and the electric field transmittance T as the electric field components one step before on the thin film model necessary for obtaining the magnetic field. Use an electric field component.

式(16)を参照して、左側の面の実効的な電界成分は、左側の面の電界成分に電界反射率(1−T)をかけたものと、右側の電界成分に電界透過率(T)をかけたものとの和である。また、式(17)を参照して、右側の面の実効的な電界成分は、右側の面の電界成分に電界反射率(1−T)をかけたものと、左側の電界成分に電界透過率(T)をかけたものとの和である。つまり、各面の実効的な電界成分は、(各面の電界成分)×(1−T)+(対向する面の電界成分)×Tで表わされる。この定め方は、1ステップ前の各面の電界成分が磁界成分に与える影響を考慮したものである。   Referring to Equation (16), the effective electric field component of the left surface is obtained by multiplying the electric field component of the left surface by the electric field reflectance (1-T), and the right electric field component by the electric field transmittance ( It is the sum of those multiplied by T). Also, referring to equation (17), the effective electric field component on the right side is obtained by multiplying the electric field component on the right side by the electric field reflectance (1-T), and the electric field transmission on the left side electric field component. It is the sum of the product of rate (T). That is, the effective electric field component of each surface is represented by (electric field component of each surface) × (1−T) + (electric field component of the opposing surface) × T. This determination method takes into consideration the influence of the electric field component of each surface one step before on the magnetic field component.

このように、磁界更新部317は、薄膜モデルの各面上の磁界成分を、当該面上の1ステップ前の磁界成分と、当該面上の実効電界値に基づいて算出する。磁界更新部317が、薄膜の一方の面の磁界と他方の面の磁界とを区別して更新することにより、両面の磁界を1つにまとめて扱う場合よりも、電磁界の解析精度が上がる。   As described above, the magnetic field updating unit 317 calculates the magnetic field component on each surface of the thin film model based on the magnetic field component one step before on the surface and the effective electric field value on the surface. The magnetic field updating unit 317 distinguishes and updates the magnetic field on one surface of the thin film and the magnetic field on the other surface, so that the electromagnetic field analysis accuracy is improved as compared with the case where the magnetic fields on both surfaces are handled together.

ステップS411において、電磁界解析部316は、電界の算出のために、時刻を半時間ステップだけ進める。   In step S411, the electromagnetic field analysis unit 316 advances the time by a half-hour step in order to calculate the electric field.

ステップS413において、電磁界解析部316に含まれる電界更新部318は、式(18)に従って、薄膜モデル外のセルの電界(図6中、E(i,j),E(i+1,j),E(i+3,j),E(i+4,j),E(i,j+1),E(i+1,j+1),E(i+3,j+1),E(i+4,j+1))を求める。   In step S413, the electric field updating unit 318 included in the electromagnetic field analysis unit 316 performs the electric field of the cell outside the thin film model (E (i, j), E (i + 1, j in FIG. 6) according to the equation (18). ), E (i + 3, j), E (i + 4, j), E (i, j + 1), E (i + 1, j + 1), E (i + 3, j + 1) , E (i + 4, j + 1)).

Figure 2009294774
Figure 2009294774

ただし、CEZ(i,j)、CEZLX(i,j)、CEZLY(i,j)は、式(19)で与えられるものである。   However, CEZ (i, j), CEZLX (i, j), and CEZLY (i, j) are given by Expression (19).

Figure 2009294774
Figure 2009294774

ステップS415において、電界更新部318は、式(20)、式(21)に従って、薄膜モデル上のセルの電界を求める。   In step S415, the electric field updating unit 318 obtains the electric field of the cell on the thin film model according to the equations (20) and (21).

Figure 2009294774
Figure 2009294774

Figure 2009294774
Figure 2009294774

式(20)、式(21)の右辺第3項に現れる磁界減衰率Aは、薄膜モデルの一方の面の磁界成分に対する、他方の面の磁界成分の寄与度を表わす。薄膜モデルの表裏の磁界を区別して扱い、かつ、材質中の磁界の減衰指標(一般的に表皮効果といわれるもの)で表わした一方の面の磁界成分に対する他方の面の磁界成分の寄与度に基づいて求めた磁界の実効値を利用することで、電磁界の解析精度が上がる。   The magnetic field attenuation factor A that appears in the third term on the right side of the equations (20) and (21) represents the contribution of the magnetic field component on the other surface to the magnetic field component on the other surface of the thin film model. In the contribution of the magnetic field component of the other surface to the magnetic field component of one surface expressed by the magnetic field attenuation index (generally called the skin effect) in the material, distinguishing the front and back magnetic fields of the thin film model By using the effective value of the magnetic field obtained based on this, the electromagnetic field analysis accuracy is improved.

ステップS417において、電磁界解析部316は、時刻を半時間ステップ進める。そして、ステップS419において、電磁界解析部316は、電磁界解析の終了判定を行なう。すなわち、電磁界解析部316は、時刻tが、設定された解析終了時刻tmax未満かどうかを判断する。   In step S417, the electromagnetic field analysis unit 316 advances the time by half an hour. In step S419, the electromagnetic field analysis unit 316 determines whether to end the electromagnetic field analysis. That is, the electromagnetic field analysis unit 316 determines whether the time t is less than the set analysis end time tmax.

t<tmaxの場合(ステップS419においてYes)、電磁界解析部316は、ステップS407からの処理を繰り返す。   If t <tmax (Yes in step S419), the electromagnetic field analysis unit 316 repeats the processing from step S407.

tがtmax以上である場合(ステップS419においてNo)、演算部310は、電磁界解析処理を終了する。   If t is equal to or greater than tmax (No in step S419), operation unit 310 ends the electromagnetic field analysis process.

(4.検証結果)
本願発明の有効性を示すために検証を実施した。検証に用いたモデルを図7に示す。図7は、検証に用いたモデルを説明するための図である。検証に用いたモデルにおけるセルサイズはX方向、Y方向ともに1mmである。また、用いた吸収境界条件は、Murの1次吸収境界である。さらに、薄膜モデルは、厚さ1umの銅(導電率5.76e7,周波数1GHz)であり、入力源から距離500mmの位置に置いた。
(4. Verification results)
Verification was performed to show the effectiveness of the present invention. The model used for verification is shown in FIG. FIG. 7 is a diagram for explaining a model used for verification. The cell size in the model used for verification is 1 mm in both the X direction and the Y direction. The absorption boundary condition used is the Mur primary absorption boundary. Furthermore, the thin film model was copper having a thickness of 1 μm (conductivity 5.76e7, frequency 1 GHz), and was placed at a distance of 500 mm from the input source.

与えた入力波源は、xの負方向から正方向に伝播する1GHzの正弦平面波である。入力電界を図8に示す。   The given input wave source is a 1 GHz sine plane wave propagating in the positive direction from the negative direction of x. The input electric field is shown in FIG.

図9は、薄膜モデル直近のセルの電界の、従来法および本提案手法によるシミュレーション結果と、理論値とを示す図である。シミュレーションは、本提案手法に従って作成したC言語による検証プログラムによる。また、ここで、「理論値」とは、式(10)を用いて計算された値である。   FIG. 9 is a diagram showing a simulation result and a theoretical value of the electric field of the cell nearest to the thin film model by the conventional method and the proposed method. The simulation is performed by a C language verification program created according to the proposed method. Here, the “theoretical value” is a value calculated using Expression (10).

式(10)に上記薄膜モデルの条件を入れることで、減衰率の理論値は−80.7dBと求められる。シミュレーション結果は、従来手法で計算された減衰率が−65.9dBであるのに対して、本手法で計算された減衰率は−77.5dBとなった。理論値(−80.7dB)と比較すると、従来の手法での減衰率の誤差が14.8dBであるのに対して、本手法での減衰率の誤差は3.1dBであり、シミュレーションの精度が改善されていることが分かる。   By adding the conditions of the above thin film model to the equation (10), the theoretical value of the attenuation rate can be obtained as −80.7 dB. The simulation result shows that the attenuation factor calculated by the conventional method is -65.9dB, whereas the attenuation factor calculated by this method is -77.5dB. Compared to the theoretical value (−80.7 dB), the error of the attenuation rate with the conventional method is 14.8 dB, whereas the error of the attenuation rate with this method is 3.1 dB, which improves the simulation accuracy. I understand that

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

シールドケースやメッキ等の薄い金属物を含む空間の電磁界解析を精度よく短時間で実施できる。   Electromagnetic field analysis of a space containing a thin metal object such as a shield case or plating can be performed accurately and in a short time.

FDTD法における電界および磁界の配置を示す図である。It is a figure which shows arrangement | positioning of the electric field and magnetic field in FDTD method. 本実施の形態に係る解析装置100の構成をブロック図形式で示す図である。It is a figure which shows the structure of the analyzer 100 concerning this Embodiment in the block diagram format. 本実施の形態に係る解析装置100の機能的構成を示すブロック図形式で示す図である。It is a figure shown in the block diagram format which shows the functional structure of the analyzer 100 which concerns on this Embodiment. 演算部310が行なう処理を示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the process which the calculating part 310 performs. 薄膜モデルおよび周辺材質の配置例を示す図である。It is a figure which shows the example of arrangement | positioning of a thin film model and peripheral material. 2次元TM−FDTD法における解析領域の電界および磁界の配置を示す図である。It is a figure which shows arrangement | positioning of the electric field and magnetic field of an analysis area | region in a 2-dimensional TM-FDTD method. 検証に用いたモデルを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the model used for verification. 入力電界を示す図である。It is a figure which shows an input electric field. 薄膜モデル直近のセルの電界の、従来法および本提案手法によるシミュレーション結果と、理論値とを示す図である。It is a figure which shows the simulation result by the conventional method and this proposal method, and the theoretical value of the electric field of the cell nearest to a thin film model.

符号の説明Explanation of symbols

100 解析装置、102 コンピュータ本体、104 モニタ、106 キーボード、108 マウス、110 CPU、112 マウス、120 メモリ、124 ハードディスク、128 通信インターフェイス、130 ハードディスク、131 構造データ、132 形状情報、133 材質情報、134 解析条件、135 解析モデル情報、136 薄膜モデル情報、137 解析結果、138 解析プログラム、140 FDドライブ、142 FD、150 光ディスクドライブ、152 CD−ROM、160 通信インターフェイス、170 バス、310 演算部、312 解析モデル構築部、314 薄膜モデルメッシュ設定部、316 電磁界解析部、317 磁界更新部、318 電界更新部、320 記憶部、330 インターフェイス部、332 結果表示部、334 薄膜モデル指定部、336 解析条件入力部、510 空気、520 薄膜モデル、530 ガラスエポキシ。   100 analysis device, 102 computer main body, 104 monitor, 106 keyboard, 108 mouse, 110 CPU, 112 mouse, 120 memory, 124 hard disk, 128 communication interface, 130 hard disk, 131 structure data, 132 shape information, 133 material information, 134 analysis Conditions, 135 analysis model information, 136 thin film model information, 137 analysis results, 138 analysis program, 140 FD drive, 142 FD, 150 optical disk drive, 152 CD-ROM, 160 communication interface, 170 bus, 310 operation unit, 312 analysis model Construction unit, 314 Thin film model mesh setting unit, 316 Electromagnetic field analysis unit, 317 Magnetic field update unit, 318 Electric field update unit, 320 Storage unit, 330 interface Chair unit, 332 result display unit, 334 a thin film model designation unit, 336 analysis condition input unit, 510 air, 520 thin model, 530 glass epoxy.

Claims (7)

電磁界解析装置であって、
薄膜構造を有する構造物の構造データおよび解析条件を格納する記憶手段と、
前記構造データおよび前記解析条件に基づいて、前記構造物を含む解析空間を、それぞれに電磁界が割り当てられた複数のセルに分割した解析モデルを作成するモデル構築手段と、
前記薄膜構造に対応する前記セルの境界上に、前記境界の表面および裏面にそれぞれ異なる電磁界を割当てた薄膜モデルを設定する薄膜モデル設定手段と、
各前記セルの電磁界を、各前記セルおよび各前記セルの周辺の前記セルの1ステップ前の電磁界に基づいて算出する解析手段とを備え、
前記解析手段は、前記境界の各面上の1ステップ前の電磁界値として、前記表面および前記裏面上の1ステップ前の電磁界値に前記薄膜モデルの電磁透過特性に応じた係数をかけた値に基づいて定まる実効電磁界値を用いる、電磁界解析装置。
An electromagnetic field analyzer,
Storage means for storing structure data and analysis conditions of a structure having a thin film structure;
Based on the structure data and the analysis conditions, model construction means for creating an analysis model in which an analysis space including the structure is divided into a plurality of cells each assigned an electromagnetic field;
Thin film model setting means for setting a thin film model in which different electromagnetic fields are respectively assigned to the front and back surfaces of the boundary on the boundary of the cell corresponding to the thin film structure;
Analyzing means for calculating the electromagnetic field of each of the cells based on the electromagnetic field one step before each of the cells and the cells around each of the cells;
The analysis unit multiplies the electromagnetic field value of one step before on the front surface and the back surface by a coefficient corresponding to the electromagnetic transmission characteristic of the thin film model as the electromagnetic field value of one step before on each surface of the boundary. An electromagnetic field analyzer that uses an effective electromagnetic field value determined based on a value.
前記解析手段は、前記境界の各面上の電界値に前記薄膜モデルの電界反射率をかけた値と、前記各面と異なる面上の電界値に前記薄膜モデルの電界透過率をかけた値との和を、前記各面の実効電界値として用いる、請求項1に記載の電磁界解析装置。   The analysis means includes a value obtained by multiplying the electric field value on each surface of the boundary by the electric field reflectance of the thin film model, and a value obtained by multiplying the electric field value on a surface different from each surface by the electric field transmittance of the thin film model. The electromagnetic field analysis apparatus according to claim 1, wherein the sum is used as an effective electric field value of each surface. 前記解析手段は、前記境界の各面上の磁界値を、前記各面上の1ステップ前の磁界値と、前記実効電界値とに基づいて算出する、請求項2に記載の電磁界解析装置。   The electromagnetic field analysis apparatus according to claim 2, wherein the analysis unit calculates a magnetic field value on each surface of the boundary based on a magnetic field value one step before on each surface and the effective electric field value. . 前記薄膜モデル設定手段は、前記薄膜モデルの厚みおよび材質に基づいて、前記電界透過率および前記電界反射率を算出する、請求項2または3に記載の電磁界解析装置。   The electromagnetic field analysis apparatus according to claim 2, wherein the thin film model setting unit calculates the electric field transmittance and the electric field reflectance based on a thickness and a material of the thin film model. 前記解析手段は、前記境界の各面上の磁界値と、前記各面と異なる面上の磁界値に前記薄膜モデルの磁界減衰率をかけた値との和を前記各面上の実効磁界値として用いる、請求項1に記載の電磁界解析装置。   The analysis means calculates the sum of the magnetic field value on each surface of the boundary and the value obtained by multiplying the magnetic field value on a surface different from each surface by the magnetic field attenuation factor of the thin film model, on the surface. The electromagnetic field analysis apparatus according to claim 1, which is used as 前記解析手段は、前記境界の各面上の電界値を、前記各面上の1ステップ前の電界値に前記薄膜モデルの電界反射率をかけた値と、前記各面と異なる面上の1ステップ前の電界値に前記薄膜モデルの電界透過率をかけた値と、前記実効磁界値とに基づいて算出する、請求項5に記載の電磁界解析装置。   The analyzing means calculates an electric field value on each surface of the boundary, a value obtained by multiplying an electric field value of one step on each surface by the electric field reflectance of the thin film model, and 1 on a surface different from each surface. The electromagnetic field analysis apparatus according to claim 5, wherein the electromagnetic field analysis apparatus calculates based on a value obtained by multiplying an electric field value of the thin film model by an electric field value before the step and the effective magnetic field value. 前記薄膜モデル設定手段は、前記薄膜モデルの厚みおよび材質に基づいて、前記磁界減衰率を算出する、請求項5または6に記載の電磁界解析装置。   The electromagnetic field analysis apparatus according to claim 5, wherein the thin film model setting unit calculates the magnetic field attenuation rate based on a thickness and a material of the thin film model.
JP2008146006A 2008-06-03 2008-06-03 Electromagnetic field analysis device Withdrawn JP2009294774A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008146006A JP2009294774A (en) 2008-06-03 2008-06-03 Electromagnetic field analysis device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008146006A JP2009294774A (en) 2008-06-03 2008-06-03 Electromagnetic field analysis device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2009294774A true JP2009294774A (en) 2009-12-17

Family

ID=41542942

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008146006A Withdrawn JP2009294774A (en) 2008-06-03 2008-06-03 Electromagnetic field analysis device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2009294774A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015162060A (en) * 2014-02-27 2015-09-07 国立大学法人北見工業大学 Electromagnetic field analysis system, electromagnetic field analysis method, electromagnetic field analysis program and record medium recording this program
CN109358233A (en) * 2018-09-06 2019-02-19 浙江大学 Conductive film surface conductivity test device and method are extracted based on electromagnetic field near field

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015162060A (en) * 2014-02-27 2015-09-07 国立大学法人北見工業大学 Electromagnetic field analysis system, electromagnetic field analysis method, electromagnetic field analysis program and record medium recording this program
CN109358233A (en) * 2018-09-06 2019-02-19 浙江大学 Conductive film surface conductivity test device and method are extracted based on electromagnetic field near field
CN109358233B (en) * 2018-09-06 2024-05-17 浙江大学 Device and method for testing surface conductivity of conductive film based on electromagnetic field near field extraction

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4528684B2 (en) Simulation method
TWI384379B (en) Computer implimented method and apparatus for assessing wave propagation arising in a physical system and computer readable storage mediums
JP4984586B2 (en) Electromagnetic field simulator and electromagnetic field simulation program
CN108351906A (en) The system and method for modeling for the component with lattice structure
JP2019070597A (en) Fluid simulation program, fluid simulation method and fluid simulation device
JP2010204859A (en) Electromagnetic field simulator and electromagnetic field simulation device
CN113033346B (en) Text detection method and device and electronic equipment
Perumal New approaches for Delaunay triangulation and optimisation
JP4671173B2 (en) Printed circuit board design support apparatus, printed circuit board design support method, and printed circuit board design support program
AU2014203814A1 (en) Business problem networking system and tool
JP2009294774A (en) Electromagnetic field analysis device
EP2287757A1 (en) Multilevel-Multigrid simulation techniques
US20170004923A1 (en) Pad-to-pad embedded capacitance in lieu of signal via transitions in printed circuit boards
JP4262762B2 (en) Electromagnetic field analysis program
WO2021090323A1 (en) Gap-aware mitigation of gradient staleness
JP6658046B2 (en) Computer program for antenna design, antenna design apparatus and method therefor
JP6086235B2 (en) Physical quantity simulation system
CN109213591A (en) Assist the distribution method and device of journey running stack
JP6536277B2 (en) Electrostatic discharge verification program, information processing apparatus, and electrostatic discharge verification method
JP6108343B2 (en) Physical quantity simulation method and physical quantity simulation system using the same
JP2009123000A (en) Element grouping method for finite element method analysis, and program
WO2011154390A1 (en) Device, method and software progarm for calculating an interaction integral in a conductive medium
JP2008158565A (en) Simulation device, simulation program, record medium storing simulation program and simulation method
JP2013235506A (en) Physical quantity simulation method and physical quantity simulation system using the same
JP2019200676A (en) Radiated electromagnetic wave estimation device, radiated electromagnetic wave estimation method, and radiated electromagnetic wave estimation program

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20110906