JP2012003546A - 解析方法および解析装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】多重反射が生じている空間内の電磁界に基づく解析の収束性が良くなり、解析にかかる計算時間が削減できる解析方法および解析装置を提供することを課題としている。
【解決手段】第１の電磁界成分算出部（５，７，９，１１）が、第２の電磁界成分算出工程で算出された電磁界の値のうち、アンテナと仮想回路部との接続点での電磁界の値を用いて、ＦＤＴＤ法により解析空間における電磁界の値を算出する第１の電磁界成分算出工程と、第２の電磁界成分算出部（６，８，１０，１２）が、第１の電磁界成分算出工程で算出された電磁界の値のうち、アンテナと解析空間との接続点での値を用いて、第１の電磁界成分算出工程とを同期して、ＦＤＴＤ法により仮想回路部における電磁界の値を算出する第２の電磁界成分算出工程とを備える。
【選択図】図１
【解決手段】第１の電磁界成分算出部（５，７，９，１１）が、第２の電磁界成分算出工程で算出された電磁界の値のうち、アンテナと仮想回路部との接続点での電磁界の値を用いて、ＦＤＴＤ法により解析空間における電磁界の値を算出する第１の電磁界成分算出工程と、第２の電磁界成分算出部（６，８，１０，１２）が、第１の電磁界成分算出工程で算出された電磁界の値のうち、アンテナと解析空間との接続点での値を用いて、第１の電磁界成分算出工程とを同期して、ＦＤＴＤ法により仮想回路部における電磁界の値を算出する第２の電磁界成分算出工程とを備える。
【選択図】図１
Description
本発明は、解析方法および解析装置に関する。
近年、時間領域の有限差分法であるＦＤＴＤ（Ｆｉｎｉｔｅ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ Ｔｉｍｅ Ｄｏｍａｉｎ）法を用いて電磁界解析を行う手法が提案されている。ＦＤＴＤ法は、マクスウェルの方程式を時間領域と解析空間において差分化し、解析空間の電磁界をリープフロッグ（Ｌｅａｐ−ｆｌｏｇ）アルゴリズムを用いて時間的に更新、出力点の時間応答を得る（例えば、特許文献１、非特許文献１参照）。
図１７は、アンテナのＦＤＴＤ法を用いた伝搬特性の周波数特性をシミュレーションする場合の解析領域を説明する図である。図１７のように、ＦＤＴＤ法では、波源Ｅｚ（位置９０２）を囲むように解析領域９０１（Δｘ×Δｙ×Δｚ）をとり、解析領域全体を微小直方体（セル）に分割する。次に、分割した全セルに対して、マクスウェルの微分方程式あるいは積分方程式を適用して、Ｙｅｅのアルゴリズムを用いて定式化することで解析を行う。図１７において、Ｈｘ、Ｈｙ、Ｈｚは、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向の磁界であり、面の中心に垂直に割り当てられる。また、解析領域９０１内の波源Ｅｚにより、ＦＤＴＤ格子上の点において電界Ｅが発生し、セルの各辺に沿って電界Ｅｘ、Ｅｙ、Ｅｚが割り当てられる。そして、波源Ｅｚが周囲に磁界を発生し、波源電圧と波源電流が得られる。また、ｗｉｒｅ９０３は、アンテナを線状導体としてモデル化したものである。また、高周波領域の解析では、図１８のように、ｗｉｒｅ９０３を解析領域９０１と距離Δだけ離れ、解析領域９０２からギャップ供電（ｇａｐ ｖｏｌｔａｇｅ ｓｏｕｒｃｅ）を受けるデルタギャップ供電による手法が用いられる。図１８は、デルタギャップ供電を説明する図である。
また、ＦＤＴＤ法は、有限要素法と同様に基本的には閉領域の解析手法のため、開放領域の特性を解析する場合、解析領域の外壁に反射が起こらないような仮想的な境界である吸収境界を設ける必要がある（例えば、非参考文献２参照）。
M. Omiya et al. ," Design of cavity-backed slot antennas using the finite difference time-domain technique," IEEE TRANSACTIONS ON ANTENNAS AND PROPAGATION, 46(12): 1853-1858, (1998)
宇野 亨、「ＦＤＴＤ法による電磁界およびアンテナ解析」、コロナ社、１９９８年
図１９は、エレベータや電車の車両内など周囲を金属で囲まれた空間内に送信波源がある場合を説明する図である。図１９のような周囲を金属で囲まれた空間内で携帯電話等を使用する場合、アンテナ供電点において与えられた電磁界成分は共振条件に即して、その空間内に放射されるとしてＦＤＴＤ法を用いて空間内の送信波源（主にアンテナ）からの放射電磁界成分の伝搬特性の周波数成分を推定する。このため、周辺の金属壁により反射を繰り返す。
しかしながら、従来技術では、このように周辺を金属で囲まれた空間内の電磁界に基づく解析を行う場合、金属壁による反射が繰り返されるため、空間内の電磁界が収束しないか、あるいは、収束するまでに長い計算時間が必要になるという問題点があった。
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであって、多重反射が生じている空間内の電磁界に基づく解析の収束性が良くなり、解析にかかる計算時間が削減できる解析方法および解析装置を提供することを課題としている。
上記目的を達成するため、本発明は、金属壁に囲まれた構造物内の送信波源からの放射電磁界を、ＦＤＴＤ法を用いて解析する解析方法であって、第１の電磁界成分算出部が、第２の電磁界成分算出工程で算出された電磁界の値のうち、アンテナと仮想回路部との接続点での電磁界の値を用いて、ＦＤＴＤ法により解析空間における電磁界の値を算出する第１の電磁界成分算出工程と、第２の電磁界成分算出部が、前記第１の電磁界成分算出工程で算出された電磁界の値のうち、前記アンテナと前記解析空間との接続点での値を用いて、ＦＤＴＤ法により前記仮想回路部における電磁界の値を算出する第２の電磁界成分算出工程とを備え、前記解析空間は、波源を含む解析モデルが配置され、前記アンテナを介して前記仮想回路部と接続され、前記仮想回路部は、前記解析空間領域とは別の空間領域に設けられ前記アンテナを介して解析空間と接続され、４側面を完全導体境界条件とした空間内に配置した接続点、電圧源および吸収境界部からなるアンテナ給電用の給電回路であり、前記第１の電磁界成分算出工程と前記第２の電磁界成分算出工程とを同期して行うことを特徴としている。
また、本発明に係る解析方法において、前記第１の電磁界成分算出工程は、前記解析空間における電界成分を算出する第１電界成分算出工程と、前記解析空間の最外壁境界面での電磁波が反射しないような吸収境界条件を算出し、前記電界成分算出工程で算出された前記解析空間における吸収境界面上の電界成分を書き換える第１電界成分の吸収境界条件算出工程と、前記解析空間における磁界成分を算出する第１磁界成分算出工程と、前記解析空間の最外壁境界面での電磁波が反射しないような吸収境界条件を算出し、前記磁界成分算出工程で算出された前記解析空間における吸収境界面上の磁界成分を書き換える第１磁界成分の吸収境界条件算出工程と、前記第２の電磁界成分算出工程は、前記仮想回路部における電界成分を算出する第２電界成分算出工程と、前記仮想回路部の最外壁境界面での電磁波が反射しないような吸収境界条件を算出し、前記電界成分算出工程で算出された前記解析空間における吸収境界面上の電界成分を書き換える第２電界成分の吸収境界条件算出工程と、前記仮想回路部における磁界成分を算出する第２磁界成分算出工程と、前記仮想回路部の最外壁境界面での電磁波が反射しないような吸収境界条件を算出し、前記磁界成分算出工程で算出された前記解析空間における吸収境界面上の磁界成分を書き換える第２磁界成分の吸収境界条件算出工程とを備え、前記第１磁界成分算出工程は、前記第２電界成分の吸収境界条件算出工程で算出された電界成分を、前記アンテナと前記仮想回路部との接続点において用いて磁界成分を算出し、前記第２磁界成分算出工程は、前記第１磁界成分の吸収境界条件算出工程で算出された電界成分および磁界成分を、前記アンテナと前記解析空間との接続点において用いて磁界成分を算出するようにしてもよい。
また、本発明に係る解析方法において、前記解析空間は、所定のサイズの開口部を備え、前記第１の電磁界成分算出工程と前記第２の電磁界成分算出工程により算出された電磁界値を用いてリターンロスを解析するようにしてもよい。
上記目的を達成するため、本発明は、金属壁に囲まれた構造物内の送信波源からの放射電磁界を、ＦＤＴＤ法を用いて解析する解析装置であって、第２の電磁界成分算出部で算出された電磁界の値のうち、アンテナと仮想回路部との接続点での電磁界の値を用いて、ＦＤＴＤ法により解析空間における電磁界の値を算出する第１の電磁界成分算出部と、前記第１の電磁界成分算出部で算出された電磁界の値のうち、前記アンテナと前記解析空間との接続点での値を用いて、ＦＤＴＤ法により前記仮想回路部における電磁界の値を算出する第２の電磁界成分算出部とを備え、前記解析空間は、波源を含む解析モデルが配置され、前記アンテナを介して前記仮想回路部と接続され、前記仮想回路部は、前記解析空間領域とは別の空間領域に設けられ前記アンテナを介して解析空間と接続され、４側面を完全導体境界条件とした空間内に配置した接続点、電圧源および吸収境界部からなるアンテナ給電用の給電回路であり、前記第１の電磁界成分算出部による電磁界成分の算出と前記第２の電磁界成分算出部による電磁界成分の算出とを同期して行うことを特徴としている。
上記目的を達成するため、本発明に係る解析プログラムは、金属壁に囲まれた構造物内の送信波源からの放射電磁界を、ＦＤＴＤ法を用いて解析する解析装置のコンピュータに、波源を含む解析モデルが配置され、前記アンテナを介して前記仮想回路部と接続されている解析空間と、前記解析空間領域とは別の空間領域に設けられ前記アンテナを介して解析空間と接続され、４側面を完全導体境界条件とした空間内に配置した接続点、電圧源および吸収境界部からなるアンテナ給電用の給電回路である仮想回路部において、第１の電磁界成分算出部が、第２の電磁界成分算出工程で算出された電磁界の値のうち、アンテナと前記仮想回路部との接続点での値を用いて、ＦＤＴＤ法により前記解析空間における電磁界の値を算出する第１の電磁界成分算出工程と、第２の電磁界成分算出部が、前記第１の電磁界成分算出工程で算出された電磁界の値のうち、前記アンテナと前記解析空間との接続点での値を用いて、前記第１の電磁界成分算出工程とを同期して、ＦＤＴＤ法により前記仮想回路部における電磁界の値を算出する第２の電磁界成分算出工程とを実行させることを特徴としている。
本発明によれば、解析空間にとは別に仮想回路部を想定し、仮想回路部の電磁界成分算出部と解析空間の電磁界成分算出部とが同期して電磁界成分を算出し、さらに、解析空間で算出された電磁界成分を仮想回路部に供給し、仮想回路部で算出された電磁界成分を解析空間に供給する。これにより、金属壁による反射の電磁界成分を仮想回路部に吸収させることができるようにしたので、多重反射の影響により収束性が悪化することを防ぐことができる。この結果、周辺を金属で囲まれた空間内の解析を行う場合でも、アンテナから放射された後、周囲の金属壁から反射されてアンテナに戻ってくる電磁界成分を新たに設けた仮想回路部で吸収させることができるので、解析にかかる計算時間を低減することができる。さらに、アンテナと仮想回路部との解析を異なる空間で行うようにしたので、解析に必要な計算用メモリの容量の増加を抑えることができる。
また、本発明によれば、解析空間に所定の開口部を設けて解析空間の電磁界成分算出工程と仮想回路部の電磁界成分算出工程により算出された電磁界値を用いてリターンロスの解析を行う。この結果、周辺を金属で囲まれた空間内の解析を行う場合でも、アンテナから放射された後、周囲の金属壁から反射されてアンテナに戻ってくる電磁界成分を新たに設けた仮想回路部で吸収させることができるので、解析にかかる計算時間を低減することができる。さらに、アンテナと仮想回路部との解析を異なる空間で行うようにしたので、解析に必要な計算用メモリの容量の増加を抑えることができる。
以下、本発明の実施形態について、図１〜図１６を用いて説明する。なお、本発明は斯かる実施形態に限定されず、その技術思想の範囲内で種々の変更が可能である。
［第１実施形態］
第１実施形態について、図１〜図１２を用いて説明する。図１は、第１実施形態における伝搬特性推定装置のブロック図である。図１のように、伝搬特性推定装置３０は、パラメータ設定部１と、配列初期化部２と、解析空間情報記憶部３と、仮想回路情報記憶部４と、第１電界成分計算部５と、第２電界成分計算部６と、第１電界成分の吸収境界条件計算部７と、第２電界成分の吸収境界条件計算部８と、第１磁界成分計算部９と、第２磁界成分計算部１０と、第１磁界成分の吸収境界条件計算部１１と、第２磁界成分の吸収境界条件計算部１２とを備えている。なお、本実施形態では、完全導体に囲まれた空間内で、携帯電話等の携帯無線装置から電波放射が行われている場合を解析する。
第１実施形態について、図１〜図１２を用いて説明する。図１は、第１実施形態における伝搬特性推定装置のブロック図である。図１のように、伝搬特性推定装置３０は、パラメータ設定部１と、配列初期化部２と、解析空間情報記憶部３と、仮想回路情報記憶部４と、第１電界成分計算部５と、第２電界成分計算部６と、第１電界成分の吸収境界条件計算部７と、第２電界成分の吸収境界条件計算部８と、第１磁界成分計算部９と、第２磁界成分計算部１０と、第１磁界成分の吸収境界条件計算部１１と、第２磁界成分の吸収境界条件計算部１２とを備えている。なお、本実施形態では、完全導体に囲まれた空間内で、携帯電話等の携帯無線装置から電波放射が行われている場合を解析する。
パラメータ設定部１は、解析を行うための解析空間サイズ、セルサイズ、離散時間間隔の定義、解析モデル（アンテナや空間の条件等）の設定を行う。
配列初期化部２は、解析を行うために必要なサイズの配列を、解析空間の電界および磁界を算出するためのものと、仮想回路部の電界および磁界を算出するためのものとを確保する。
解析空間情報記憶部３は、第１電界成分計算部５および第１電界成分の吸収境界条件計算部７が算出した電界成分値を時系列データとして記憶する。また、解析空間情報記憶部３は、第１磁界成分計算部９および第１磁界成分の吸収境界条件計算部１１が算出した磁界成分値を時系列データとして記憶する。
仮想回路情報記憶部４は、第２電界成分計算部６および第２電界成分の吸収境界条件計算部８が算出した電界成分値を時系列データとして記憶する。また、仮想回路部情報記憶部４は、第２磁界成分計算部１０および第２磁界成分の吸収境界条件計算部１２が算出した磁界成分値を時系列データとして記憶する。
第１電界成分計算部５は、パラメータ設定部１が設定したパラメータと、配列初期化部２が確保した配列を用いて、解析空間における電界成分値を算出し、算出した電界成分値を、バス２１を介して電界成分の第１電界成分の吸収境界条件計算部７に出力する。また、第１電界成分計算部５は、解析空間内の電界値について、時間依存の変化（ＦＤＴＤ解析における繰り返し演算回数に依存した変化）が十分小さくなるまで、第１電界成分計算部５と第１電界成分の吸収境界条件計算部７とによる更新を繰り返す。そして、第１電界成分計算部５は、解析空間内の電界値について、時間依存の変化が十分小さくなり定常状態に達した場合、解析を終了する。
第２電界成分計算部６は、パラメータ設定部１が設定したパラメータと、配列初期化部２が確保した配列を用いて、仮想回路部における電界成分値を算出し、算出した電界成分値を、バス２１を介して第２電界成分の吸収境界条件計算部８に出力する。
第１電界成分の吸収境界条件計算部７は、第１電界成分計算部５が算出した電界成分値を受け取り、受け取った電界成分値を用いて解析空間における電界成分の吸収境界条件を算出し、算出した電界成分の吸収境界条件を第１電界成分計算部５が算出した電界成分に対して適用する。また、第１電界成分の吸収境界条件計算部７は、算出した解析空間における電界成分の値を時系列データとして、解析空間情報記憶部３に書き込んで記憶させる。
第２電界成分の吸収境界条件計算部８は、第２電界成分計算部６が算出した電界成分値を受け取り、受け取った電界成分値を用いて仮想回路部における電界成分の吸収境界条件を算出し、算出した電界成分の吸収境界条件を第２電界成分計算部６が算出した電界成分に対して適用する。また、第２電界成分の吸収境界条件計算部８は、算出した仮想回路部における電界成分の値を時系列データとして、仮想回路部情報記憶部３に書き込んで記憶させる。
第１磁界成分計算部９は、仮想回路部情報記憶部４に記憶されている仮想回路部における電界成分データの中から、所定の箇所の電界ＥｘおよびＥｙの値を読み出す。また、第１磁界成分計算部９は、パラメータ設定部１が設定したパラメータと、配列初期化部２が確保した配列を用いて、解析空間における磁界成分を算出する。
さらに、第１磁界成分計算部９は、読み出した仮想回路部における所定箇所の電界成分ＥｘおよびＥｙを解析空間の所定箇所の電界成分ＥｘおよびＥｙに代入し、仮想回路部との接続点におけるアンテナが含まれるセルの磁界成分値を算出する。さらに、第１磁界成分計算部９は、算出した電界成分値を、バス２１を介して第１磁界成分の吸収境界条件計算部１１に出力する。
さらに、第１磁界成分計算部９は、解析空間内の磁界値について、時間依存の変化が十分小さくなるまで、第１磁界成分計算部９と第１電界成分の吸収境界条件計算部７とによる更新を繰り返す。そして、第１磁界成分計算部９は、解析空間内の磁界値について、時間依存の変化が十分小さくなり定常状態に達した場合、解析を終了する。
さらに、第１磁界成分計算部９は、読み出した仮想回路部における所定箇所の電界成分ＥｘおよびＥｙを解析空間の所定箇所の電界成分ＥｘおよびＥｙに代入し、仮想回路部との接続点におけるアンテナが含まれるセルの磁界成分値を算出する。さらに、第１磁界成分計算部９は、算出した電界成分値を、バス２１を介して第１磁界成分の吸収境界条件計算部１１に出力する。
さらに、第１磁界成分計算部９は、解析空間内の磁界値について、時間依存の変化が十分小さくなるまで、第１磁界成分計算部９と第１電界成分の吸収境界条件計算部７とによる更新を繰り返す。そして、第１磁界成分計算部９は、解析空間内の磁界値について、時間依存の変化が十分小さくなり定常状態に達した場合、解析を終了する。
第２磁界成分計算部１０は、解析空間情報記憶部３に記憶されている解析空間における電界成分データの中から、所定の箇所の電界Ｅｚ、磁界ＨｘおよびＨｙの値を読み出す。また、第１磁界成分計算部９は、パラメータ設定部１が設定したパラメータと、配列初期化部２が確保した配列を用いて、解析空間における磁界成分を算出する。
さらに、第２磁界成分計算部１０は、読み出した解析空間における電界Ｅｚ、磁界ＨｘおよびＨｙの値を仮想回路部の電界Ｅｚ、磁界ＨｘおよびＨｙに代入し、アンテナとの接続点における磁界成分値を算出する。さらに、第２磁界成分計算部１０は、算出した磁界分値を、バス２１を介して第２磁界成分の吸収境界条件計算部１２に出力する。
さらに、第２磁界成分計算部１０は、読み出した解析空間における電界Ｅｚ、磁界ＨｘおよびＨｙの値を仮想回路部の電界Ｅｚ、磁界ＨｘおよびＨｙに代入し、アンテナとの接続点における磁界成分値を算出する。さらに、第２磁界成分計算部１０は、算出した磁界分値を、バス２１を介して第２磁界成分の吸収境界条件計算部１２に出力する。
第１磁界成分の吸収境界条件計算部１１は、第１磁界成分計算部９が算出した磁界成分値を受け取り、受け取った磁界成分値を用いて磁界成分の吸収境界条件を算出し、算出した磁界成分の吸収境界条件を第１磁界成分計算部９が算出した磁界成分に対して適用する。また、第１磁界成分の吸収境界条件計算部１１は、算出した解析空間における磁界成分の値を時系列データとして、解析空間情報記憶部３に書き込んで記憶させる。
第２磁界成分の吸収境界条件計算部１２は、第２磁界成分計算部１０が算出した磁界成分を受け取り、受け取った磁界成分を用いて磁界成分の吸収境界条件を算出し、出した磁界成分の吸収境界条件を第２磁界成分計算部１０が算出した磁界成分に対して適用する。また、第２磁界成分の吸収境界条件計算部１２は、算出した仮想回路部における磁界成分の値を時系列データとして、仮想回路部情報記憶部４に書き込んで記憶させる。
なお、第１の電磁界成分算出部である第１電界成分計算部５と第１電界成分の吸収境界条件計算部７と第１磁界成分計算部９と第１磁界成分の吸収境界条件計算部１１とが行う解析空間についての解析と、第２の電磁界成分算出部である第２電界成分計算部６と第２電界成分の吸収境界条件計算部８と第２磁界成分計算部１０と第２磁界成分の吸収境界条件計算部１２とが行う解析空間についての解析とは同期して行う。
次に、解析モデルについて、図２〜図５を用いて説明する。図２は、解析モデルを説明する図である。図２のように、携帯無線装置１００のモデルを、本体１０３と送信波源（アンテナ）１０２とで表す。この携帯無線装置１００を、解析空間１０１に置きＦＤＴＤ法を用いて解析を行う。携帯無線装置１００の大きさは３０×１０×１００［ｃｅｌｌ］であり、ｃｅｌｌ（セル）は、ＦＤＴＤ法における分割された微小直方体である。
また、解析領域１０１の左下Ｏ点を原点（０，０，０）とし、Ｆｅｅｄ ｐｏｉｎｔ１０４の座標は（１００，１００，８０）、解析ポイントＰｏｉｎｔ１の座標は（８０，１００，８０）、解析ポイントＰｏｉｎｔ２の座標は（６０，１００，８０）、解析ポイントＰｏｉｎｔ３の座標は（３０，１００，８０）である。なお、図２において、例えば１０Δは、１０［ｃｅｌｌ］を表している。また、Ｆｅｅｄ ｐｏｉｎｔ１０４は、アンテナ１０２と本体１０３との接続点であり、解析空間においては給電信号が入力されるポイントでもある。
また、解析領域１０１の左下Ｏ点を原点（０，０，０）とし、Ｆｅｅｄ ｐｏｉｎｔ１０４の座標は（１００，１００，８０）、解析ポイントＰｏｉｎｔ１の座標は（８０，１００，８０）、解析ポイントＰｏｉｎｔ２の座標は（６０，１００，８０）、解析ポイントＰｏｉｎｔ３の座標は（３０，１００，８０）である。なお、図２において、例えば１０Δは、１０［ｃｅｌｌ］を表している。また、Ｆｅｅｄ ｐｏｉｎｔ１０４は、アンテナ１０２と本体１０３との接続点であり、解析空間においては給電信号が入力されるポイントでもある。
図３は、解析モデルの各パラメータを示す図である。図３のように、空間離散間隔ｄは１．５［ｍｍ］、時間離散間隔ｄｔは２．６４５５×１０−１２［ｓｅｃ］、入力周波数は２１００［ＭＨｚ］、全解析領域１０１（図２の全解析領域１０１の寸法のセル数）は２００×２００×２００［ｃｅｌｌ］、携帯モデル１０３（図２の携帯電話１０３の寸法のセル数）は３０×１５×７０［ｃｅｌｌ］、送信波源（アンテナ）１０２の長さｌ（図２のモノポールアンテナ１０２の長さ）は３６［ｍｍ］である。また、図４のように、仮想回路部２４１の寸法のセル数である全解析領域（同軸）は３×３×３１［ｃｅｌｌ］、仮想回路部２４１における円柱導体２０１および２０２の半径Ｒは０．５２［ｍｍ］である。図４は、給電回路（仮想回路）部を説明する図である。
次に、本実施形態の概要について、図２、図４および図５を用いて説明する。図５は、解析空間の波源、電界成分及び磁界成分を説明する図である。従来の解析空間９０１は、図１６のように１つであり、波源９０２も解析空間９０１に含まれていた。本実施形態では、ＦＤＴＤ法を用いて解析空間１０１で解析を行うのと同時に、解析空間１０１とは別の空間領域（仮想回路部２４１；図４）を用いて電磁界成分の解析を行っている。この仮想回路部２４１は、４側面を完全導体境界条件とした空間内に配置した接続点、電圧源および吸収境界部を備えている。また、仮想回路部２４１による電磁界成分の解析は、同一時間内で進行する図５の空間領域内のＦＤＴＤ法による空間解析による電磁界成分と共有される。また、仮想回路部２４１の底面２３１を吸収境界面として設定するため、解析空間１０１からアンテナ接続点１０４を通じて仮想回路部に戻った電磁界成分が、仮想回路部の内部を底面方向に伝搬し、この結果、解析空間１０１で発生した反射波を吸収する。
すなわち、空間領域１０１内にある送信波源（アンテナ）１０２においては、従来手法と同様の給電が実現され、同時に送信波源（アンテナ）１０２から電磁界が放射された後、周囲の金属壁から反射されて送信波源（アンテナ）１０２に戻ってくる電磁界成分を図４の仮想回路部２４１で吸収させる。この結果、反射波による収束性の悪化を改善することができ、推測にかかる計測時間を低減することが可能になる。
すなわち、空間領域１０１内にある送信波源（アンテナ）１０２においては、従来手法と同様の給電が実現され、同時に送信波源（アンテナ）１０２から電磁界が放射された後、周囲の金属壁から反射されて送信波源（アンテナ）１０２に戻ってくる電磁界成分を図４の仮想回路部２４１で吸収させる。この結果、反射波による収束性の悪化を改善することができ、推測にかかる計測時間を低減することが可能になる。
言い換えると、仮想回路部の役割は、「解析空間」におかれたアンテナに対して電力を供給する機能を実現する。同時に、「アンテナに供給されたもののアンテナから放射されない周波数成分の電力」および「アンテナからいったん放射された後、解析空間におかれた物体の反射・散乱等によりアンテナに戻ってきた電力」を受け取り、再び「解析空間」に戻さないようにする機能を実現している。
次に、仮想回路部２４１について、図４を用いて説明する。図４のように、円柱導体部２０１と２０２との間に、ギャップ電圧源Ｖｉｎ（ｔ）２１２を備える。そして、円柱導体部２０２は、吸収境界（ＡＢＣ；Ａｂｓｏｒｂｉｎｇ Ｂｏｕｎｄａｒｙ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ）面２３１（例えば、Ｈｉｇｄｏｎ ２ｎｄ ｏｒｄｅｒ ＡＢＣ等）から距離１０セルの位置に配置されている。また、円柱導体部２０１と２０２およびギャップ電圧源Ｖｉｎ（ｔ）２１２は、４つの側面を有する完全導体境界面２２１〜２２４に囲まれている。
なお、吸収境界とは、解析領域が完全導体で囲まれていない開放空間を仮想的に閉じておく境界である。ＨｉｇｄｏｎのＮ次吸収境界条件（吸収境界面の条件）は、次式（１）である。
なお、吸収境界とは、解析領域が完全導体で囲まれていない開放空間を仮想的に閉じておく境界である。ＨｉｇｄｏｎのＮ次吸収境界条件（吸収境界面の条件）は、次式（１）である。
式（１）において、ｖは伝搬速度であり、θｉはｘ＝０の吸収境界面に平面波が入射する入射角度であり、ξｉ（≧０）は安定化のための減衰係数である。
仮想回路部２４１は、セル各辺に電界成分、セルの面上に磁界成分が存在する。また、ＦＤＴＤ法においては、のように、円柱導体部２０１と２０２、そして円柱導体部２０１と２０２と隔離された完全導体境界面２２１〜２２４とを構成する必要がある。このため、仮想回路部２４１は、ｘ軸方向およびｙ軸方向について、それぞれ２セル以上で近似する。さらに、ｚ軸方向については、送信波源（アンテナ）１０２との接続点１０４とギャップ電圧源Ｖｉｎ（ｔ）２１２との距離は０．５波長以上必要であり、また、吸収境界面２３１とギャップ電圧源Ｖｉｎ（ｔ）２１２との距離が小さすぎると十分な吸収性能が得られないため、全体として０．６波長以上の長さに設定している。なお、送信波源（アンテナ）１０２との接続点１０４とギャップ電圧源Ｖｉｎ（ｔ）２１２との距離は０．５波長以上離した理由は、アンテナ接続点１０４における電磁界成分が、ギャップ電圧源Ｖｉｎ（ｔ）２１２の電磁界成分によって乱されるのを防ぐためである。
なお、仮想回路部２４１のサイズは、解析する周波数の波長およびＦＤＴＤ解析に用いるセルサイズに依存する。なお、送信波源（アンテナ）１０２との接続点１０４とギャップ電圧源Ｖｉｎ（ｔ）２１２との距離は、用いる吸収境界条件を算出する手法に基づき、異なる値でもよい。
なお、仮想回路部２４１のサイズは、解析する周波数の波長およびＦＤＴＤ解析に用いるセルサイズに依存する。なお、送信波源（アンテナ）１０２との接続点１０４とギャップ電圧源Ｖｉｎ（ｔ）２１２との距離は、用いる吸収境界条件を算出する手法に基づき、異なる値でもよい。
次に、解析空間１０１の電界成分と磁界成分、および仮想回路部２４１について図５を用いて説明する。図５のように、解析空間１０１内の位置３０２に波源Ｅｚが含まれている。なお、給電信号には、ガウシヤン変調した正弦波を用いている。そして、この解析空間１０１内の送信波源（アンテナ）１０２を介して、仮想回路部２４１には、算出された電界Ｅｚ、磁界Ｈｘおよび磁界Ｈｙが供給される。図５において、電界Ｅｚは、仮想回路部２４１に供給される電界を表し、磁界ＨｘとＨｙは、仮想回路部２４１に供給される磁界を表している。また、仮想回路部２４１から、磁界ＥｘとＥｙとが供給される。
また、図６のように、仮想回路部２４１内には、ギャップ電圧源Ｖｉｎ（ｔ）２１２があり、これが波源Ｅｚに相当する。なお、給電信号には、ガウシヤン変調した正弦波を用いている。そして、解析空間３１１の送信波源（アンテナ）１０２には、算出された電界ＥｘとＥｙとを供給する。図６は、仮想回路部の波源および解析空間へ供給する電界を説明する図である。
次に、第１電界成分計算部５が行う解析空間１０１における電界成分の計算方法について説明する。概略として、ｔ＝（ｎ−１）Δｔにおける電界Ｅｎ−１と、ｔ＝（ｎ−１／２）Δｔにおける磁界Ｈｎ−１／２を用いて電界Ｅｎを算出し、Ｈｎ−１／２とＥｎを用いて磁界Ｈｎ＋１／２を計算する。このように、順次、電界と磁界とを計算していく。
３次元のＦＤＴＤ法において、 散乱界に関するベクトルマクスウェル回転方程式をスカラ成分に分解し、電界のｘ成分は、次式（２）の式を用いて更新を行う。ただし、微分方程式を差分方程式で置き換えている。
３次元のＦＤＴＤ法において、 散乱界に関するベクトルマクスウェル回転方程式をスカラ成分に分解し、電界のｘ成分は、次式（２）の式を用いて更新を行う。ただし、微分方程式を差分方程式で置き換えている。
式（２）において、ε０は真空の誘電率（８．８５４１８７８２×１０−１２［Ｆ／ｍ］）であり、ｉ、ｊ、ｋは、格子点の座標（ｉ，ｊ，ｋ）であり、Δｔは時間ステップであり、ｎは次数である。また、次数ｎ＋１／２の意味合いは、リープフロッグ・アルゴリズムによる（１／２）Δｔおきに電界と磁界とを交互に算出するためである。
同様に、電界のｙ成分は、次式（３）のように表され、電界のｚ成分は、次式（４）のように表される。
同様に、電界のｙ成分は、次式（３）のように表され、電界のｚ成分は、次式（４）のように表される。
次に、第１磁界成分計算部９が行う解析空間１０１における磁界成分の計算方法について説明する。３次元のＦＤＴＤ法において、磁界のｘ成分は、次式（５）の式を用いて更新を行う。
式（５）において、μ０は真空の透磁率（１．２５６６３７０６×１０−６［Ｈ／ｍ］）である。
同様に、磁界のｙ成分は、次式（６）のように表され、磁界のｚ成分は次式（７）のように表される。
同様に、磁界のｙ成分は、次式（６）のように表され、磁界のｚ成分は次式（７）のように表される。
次に、第１電界成分の吸収境界条件計算部７が行う電界成分に対する吸収境界条件の計算方法について説明する。吸収境界条件は、例えば、ＭｕｒおよびＢｅｒｅｎｇｅｒのＰＭＬ（Ｐｅｒｆｅｃｔｌｙ Ｍａｔｃｈｅｄ Ｌａｙｅｒ）などを用いて算出する。例えば、ＰＭＬによる電界の吸収条件は次式（８）〜式（１３）のように表される。
式（８）〜式（１３）において、εは誘電率であり、εｒはε／ε０と合同であり、σは伝導率である。また、電界ＥｚｘはＥｚのｘ軸方向に伝搬する成分であり、ＥｚｙはＥｚのｙ軸方向に伝搬する成分である。
次に、第１磁界成分の吸収境界条件計算部１１が行う磁界成分に対する吸収境界条件の計算方法について説明する。磁界の吸収境界条件も、電界成分に対する吸収境界条件と同様に、例えば、ＭｕｒおよびＢｅｒｅｎｇｅｒのＰＭＬ（Ｐｅｒｆｅｃｔｌｙ Ｍａｔｃｈｅｄ Ｌａｙｅｒ）などを用いて算出する。例えば、ＰＭＬによる磁界の吸収条件は次式（１４）〜式（１９）のように表される。
式（１４）〜式（１９）において、μは透磁率であり、μｒはμ／μ０と合同であり、ｃは光速度であり、Ｚは真空の波動インピーダンス（√（μ０／ε０））である。
次に、仮想回路部のパラメータの設定方法について、図７と図８を用いて説明する。図７は、仮想回路部における放射アンテナ給電部を説明する図であり、図８は、放射アンテナ給電部におけるインピーダンス対周波数の特性を示す図である。図７のように、ｘ軸方向とｙ軸方向は、それぞれを２つのセルで近似し、ｚ軸方向は、３１個のセルで近似する。また、放射アンテナ給電部２５１は、垂直方向に長さ２０セルの円柱導体２０１と長さ１０セルの２０２を有し、円柱導体２０２と２０１との間隔は１セル分である。また、波源であるギャップ電圧源Ｖｉｎ（ｔ）は、ｚ軸の１０セルの位置（１０Δｚ）でｚ軸方向の電圧を与える。また、図７において、Ｖｏ（ｔ）とＩｏ（ｔ）とは、時間波形を表している。なお、Ｖｏ（ｔ）とＩｏ（ｔ）は、ＦＤＴＤ計算によって算出された電界と磁界を用いて、次式（２０）と式（２１）により算出する。
そして、セルサイズを１．５［ｍｍ］、導体半径Ｒを０．５２［ｍｍ］として、電圧Ｖｏ（ｔ）と電流Ｉｏ（ｔ）をフーリエ変換して、インピーダンス（ＲｅｓｉｓｔａｎｃｅおよびＲｅａｃｔａｎｃｅ）対周波数の特性を演算すると、図８のような特性が得られる。すなわち、パラメータを調整することで、仮想回路部２４１のインピーダンスを所望の値、例えば５０オームに一致させることが可能であり、測定結果と解析結果との比較が容易になる。
次に、本実施形態における解析処理手順を、図９のフローチャートを用いて説明する。まず、パラメータ設定部１は、解析を行うための各種パラメータを設定する（ステップＳ１）。また、パラメータ設定部１は、設定した各種パラメータをバス２１に出力する。
次に、配列初期化部２は、解析空間における電界と磁界の解析に必要な配列と、仮想回路部における電界と磁界の解析に必要な配列を確保する（ステップＳ２）。また、配列初期化部２は、確保した各配列をバス２１に出力する。
次に、配列初期化部２は、解析空間における電界と磁界の解析に必要な配列と、仮想回路部における電界と磁界の解析に必要な配列を確保する（ステップＳ２）。また、配列初期化部２は、確保した各配列をバス２１に出力する。
次に、第１電界成分計算部５は、パラメータ設定部１により設定されたパラメータを用いて、解析空間における電界成分を式（２）〜式（４）により算出する（ステップＳ３）。なお、電界成分の初期値および磁界成分の初期値は、たとえばゼロを代入する。
次に、第１電界成分の吸収境界条件計算部７は、解析空間における電界成分の吸収境界条件を算出し、算出した電界成分の吸収境界条件を第１電界成分計算部５が算出した電界成分に対して適用する（ステップＳ４）。次に、第１電界成分の吸収境界条件計算部７は、算出した解析空間における電界成分の値を時系列データとして、解析空間情報記憶部３に書き込んで記憶させる。
次に、第１電界成分の吸収境界条件計算部７は、解析空間における電界成分の吸収境界条件を算出し、算出した電界成分の吸収境界条件を第１電界成分計算部５が算出した電界成分に対して適用する（ステップＳ４）。次に、第１電界成分の吸収境界条件計算部７は、算出した解析空間における電界成分の値を時系列データとして、解析空間情報記憶部３に書き込んで記憶させる。
また、ステップＳ３とステップＳ４と並行して、第２電界成分計算部６と第２電界成分の吸収境界条件計算部８は、以下の処理を行う。
第２電界成分計算部６は、パラメータ設定部１により設定されたパラメータを用いて、仮想回路部における電界成分を算出する（ステップＳ５）。なお、電界成分の初期値および磁界成分の初期値は、たとえばゼロを代入する。
次に、第２電界成分の吸収境界条件計算部８は、仮想回路部における電界成分の吸収境界条件を算出し、算出した電界成分の吸収境界条件を第２電界成分計算部６が算出した電界成分に対して適用する（ステップＳ６）。次に、第２電界成分の吸収境界条件計算部８は、算出した解析空間における電界成分の値を時系列データとして、仮想回路部情報記憶部４に書き込んで記憶させる。
第２電界成分計算部６は、パラメータ設定部１により設定されたパラメータを用いて、仮想回路部における電界成分を算出する（ステップＳ５）。なお、電界成分の初期値および磁界成分の初期値は、たとえばゼロを代入する。
次に、第２電界成分の吸収境界条件計算部８は、仮想回路部における電界成分の吸収境界条件を算出し、算出した電界成分の吸収境界条件を第２電界成分計算部６が算出した電界成分に対して適用する（ステップＳ６）。次に、第２電界成分の吸収境界条件計算部８は、算出した解析空間における電界成分の値を時系列データとして、仮想回路部情報記憶部４に書き込んで記憶させる。
次に、第１磁界成分計算部９は、仮想回路部情報記憶部４に記憶されている仮想回路部における電界成分データの中から、図６に示したように、アンテナ１０２が含まれるセルにおける箇所の電界ＥｘおよびＥｙの値を読み出す。次に、第１磁界成分計算部９は、読み出した電界ＥｘおよびＥｙの値を、磁界の式（５）〜式（７）の該当位置のＥｘおよびＥｙに代入する。そして、第１磁界成分計算部９は、第１電界成分の吸収境界条件計算部７で算出された解析空間における電界成分、およびパラメータ設定部１により設定されたパラメータを用いて、解析空間における磁界成分を式（５）〜式（７）により算出する（ステップＳ７）。すなわち、第１磁界成分計算部９は、アンテナ１０２が含まれるセルにおける磁界成分を算出する時に、仮想回路部により算出された電界ＥｘとＥｙの値を用いて、解析空間における磁界成分を算出する。
次に、第１磁界成分の吸収境界条件計算部１１は、解析空間における磁界成分の吸収境界条件を算出し、算出した磁界成分の吸収境界条件を第１磁界成分計算部９が算出した磁界成分に対して適用する（ステップＳ８）。次に、第１磁界成分の吸収境界条件計算部１１は、算出した解析空間における磁界成分の値を時系列データとして、解析空間情報記憶部３に書き込んで記憶させる。
次に、第２磁界成分計算部１０は、解析空間情報記憶部３に記憶されている仮想回路部における電界成分データの中から、図５に示したように、アンテナ１０２が含まれるセルにおける箇所の電界Ｅｚ、磁界ＨｘおよびＨｙの値を読み出す。次に、第２磁界成分計算部１０は、読み出した電界Ｅｚ、磁界ＨｘおよびＨｙの値を、磁界の式（５）〜式（７）の該当位置の電界Ｅｚ、磁界ＨｘおよびＨｙに代入する。そして、第２磁界成分計算部１０は、第２電界成分の吸収境界条件計算部８で算出された仮想回路部における電界成分、およびパラメータ設定部１により設定されたパラメータを用いて、仮想回路部における磁界成分を式（５）〜式（７）により算出する（ステップＳ９）。すなわち、第２磁界成分計算部１０は、アンテナ１０２との接続点の磁界成分を算出する時に、解析空間により算出された電界Ｅｚ、磁界ＨｘおよびＨｙの値を用いて、仮想回路部における磁界成分を算出する。
次に、第２磁界成分の吸収境界条件計算部１２は、仮想回路部における磁界成分の吸収境界条件を算出し、算出した磁界成分の吸収境界条件を第２磁界成分計算部１０が算出した磁界成分に対して適用する（ステップＳ１０）。次に、第２磁界成分の吸収境界条件計算部１２は、算出した仮想回路部における磁界成分の値を時系列データとして、仮想回路部情報記憶部４に書き込んで記憶させる。
次に、第１電界成分計算部５および第１磁界成分計算部９は、解析空間内の電界値、磁界値、電圧値あるいは電流値を観測し、それらの時間依存の変化（ＦＤＴＤ解析における繰り返し演算回数に依存した変化）が、解析モデルに基づく所定の値より十分小さくなった否かを判別し（ステップＳ１１）、時間依存の変化が十分小さくなるまで、ステップＳ３〜ステップＳ１０を繰り返すことで、解析空間の電界成分値と磁化成分値と、仮想回路部の電界成分値と磁化成分値との更新を繰り返し行う。そして、時間依存の変化が十分小さくなったと判別された場合（ステップＳ１１；Ｙｅｓ）、第１電界成分計算部５および第１磁界成分計算部９は、更新を終了する。
なお、ステップＳ３、Ｓ４、Ｓ７およびＳ８が、解析空間の電磁界成分算出工程であり、ステッＳ５、Ｓ６、Ｓ９およびＳ１０が、仮想回路部の電磁界成分算出工程である。
なお、ステップＳ３、Ｓ４、Ｓ７およびＳ８が、解析空間の電磁界成分算出工程であり、ステッＳ５、Ｓ６、Ｓ９およびＳ１０が、仮想回路部の電磁界成分算出工程である。
すなわち、解析空間においてアンテナから送信された電磁界は、ます従来と同様に電界成分が算出され、さらに解析空間で算出された電界成分を用いて仮想回路部における電界成分を算出する。そして、仮想回路部で算出された電界成分を共有して、この電界成分を用いて解析空間の磁界成分を算出し、さらに同期して、解析空間で算出された電磁界成分を共有し、この解析空間で算出された電磁界成分を用いて仮想回路部における磁界成分を求める。そして、この処理を繰り返して電磁界成分の更新を行うことで、周囲の金属壁から反射されてアンテナに戻ってくる電磁界成分を仮想回路部により吸収させている。
以上のように、解析空間にとは別に仮想回路部を想定し、仮想回路部の電磁界成分算出部と解析空間の電磁界成分算出部とが同期して電磁界成分を算出し、さらに、解析空間で算出された電磁界成分を仮想回路部に供給し、仮想回路部で算出された電磁界成分を解析空間に供給する。これにより、金属壁による反射の電磁界成分を仮想回路部に吸収させることができるようにしたので、多重反射の影響により収束性が悪化することを防ぐことができる。この結果、周辺を金属で囲まれた空間内の解析を行う場合でも、アンテナから放射された後、周囲の金属壁から反射されてアンテナに戻ってくる電磁界成分を新たに設けた仮想回路部で吸収させることができるので、解析にかかる計算時間を低減することができる。さらに、アンテナと仮想回路部との解析を異なる空間で行うようにしたので、解析に必要な計算用メモリの容量の増加を抑えることができる。
次に、本実施形態における解析を行った結果の一例を、図１０〜図１２を用いて説明する。図１０は、解析ポイントＰｏｉｎｔ１における電界強度と計算回数の図であり、図１１は、解析ポイントＰｏｉｎｔ２における電界強度と計算回数の図であり、図１２は、解析ポイントＰｏｉｎｔ３における電界強度と計算回数の図である。図１０において、解析ポイントＰｏｉｎｔ１では、従来技術による解析空間だけの解析では、解析結果５０１のように計算回数が１．５×１０５［回］行った後でも電界強度が収束していないが、本実施形態による方法を用いた場合、解析結果５０２のように、従来技術と比較し少ない演算回数で収束している。同様に、図１１において、解析ポイントＰｏｉｎｔ２においても、本実施形態による方法を用いた場合、解析結果５１２のように従来技術の解析結果５１１と比較し少ない演算回数で収束している。同様に、図１２において、解析ポイントＰｏｉｎｔ３においても、本実施形態による方法を用いた場合、解析結果５２２のように従来技術の解析結果５２１と比較し少ない演算回数で収束している。
すなわち、多重反射環境下でのＦＤＴＤ法を用いた解析において、本実施形態における伝搬特性推定方法を用いることで収束時間が短くなり、演算に係る時間を短縮することが可能になる。
すなわち、多重反射環境下でのＦＤＴＤ法を用いた解析において、本実施形態における伝搬特性推定方法を用いることで収束時間が短くなり、演算に係る時間を短縮することが可能になる。
また、本実施形態では、解析モデルを図３のようなパラメータを設定して解析する例を説明したが、パラメータはこれに限らず、入力周波数、携帯電話のサイズ、アンテナの長さ等、解析を行いたい携帯電話などに応じて設定し、さらに、設定した携帯電話のパラメータに応じて他のパラメータを設定するようにしてもよい。
［第２実施形態］
次に、第２実施形態について、図１３〜図１６を用いて説明する。図１３は、本実施形態における解析モデルを説明する図である。図１３のように、３［ｃｍ］×５７［ｃｍ］の窓６０２（開口部）を有する８７［ｃｍ］×８７［ｃｍ］×３６［ｃｍ］の金属箱６０１内に、高さ２８．５［ｃｍ］の棒状アンテナ６１１を、原点Ｏに対し（ｘ、ｙ、ｚ）＝（２５．５［ｃｍ］、４３．５［ｃｍ］、０［ｃｍ］）の位置に配置する。本実施形態では、この解析モデルを用いて、アンテナ６１１への入射電力と接点での反射電力の比であるリターンロスを解析する。また、リターンロス特性は、アンテナ６１１が所望の周波数範囲で給電回路と整合の特性である。
次に、第２実施形態について、図１３〜図１６を用いて説明する。図１３は、本実施形態における解析モデルを説明する図である。図１３のように、３［ｃｍ］×５７［ｃｍ］の窓６０２（開口部）を有する８７［ｃｍ］×８７［ｃｍ］×３６［ｃｍ］の金属箱６０１内に、高さ２８．５［ｃｍ］の棒状アンテナ６１１を、原点Ｏに対し（ｘ、ｙ、ｚ）＝（２５．５［ｃｍ］、４３．５［ｃｍ］、０［ｃｍ］）の位置に配置する。本実施形態では、この解析モデルを用いて、アンテナ６１１への入射電力と接点での反射電力の比であるリターンロスを解析する。また、リターンロス特性は、アンテナ６１１が所望の周波数範囲で給電回路と整合の特性である。
図１４は、解析モデルの各パラメータを示す図である。図１４のように、空間離散間隔ｄは１５．０［ｍｍ］、時間離散間隔ｄｔは１．５９×１０−１１［ｓｅｃ］、入力信号はガウシヤンパルス、全解析領域（図１４の全解析領域の寸法のセル数）は８０×８０×５０［ｃｅｌｌ］、金属箱６０１モデル（図１４の金属箱６０１の寸法のセル数）は５８×５８×２４［ｃｅｌｌ］、送信波源（アンテナ）６１１の長さｌ（図１４のアンテナ６１１の長さ）は２８５［ｍｍ］、仮想回路領域である全解析領域は３×３×３１［ｃｅｌｌ］、仮想回路領域における円柱導体の半径Ｒは０．５２［ｍｍ］である。
本実施形態においても、棒状アンテナ６１１について、第１実施形態と同様に、解析空間と仮想回路部を用いて電界成分と磁界成分を算出して解析を行う。伝搬特性推定装置３０の構成は、第１実施形態の図１と同じであり、解析の処理手順も第１実施形態の図９と同様に行う。
図１５（ａ）は、解析空間のみで解析を行う従来技術による電流対計算回数の波形であり、図１５（ｂ）は、本実施形態における解析空間と仮想回路部を用いて解析を行う電流対計算回数の波形であり、縦軸は電流値、横軸は計算回数を表している。図１５（ａ）のように、解析空間のみによる解析では、計算回数を多くしても、電流値は収束していないが、本実施形態の方法を用いた場合、図１５（ｂ）のように、計算回数が１００００回程度で電流値が収束している。
図１６（ａ）は、解析空間のみで解析を行う従来技術による入力インピーダンス対周波数の特性であり、図１６（ｂ）は、本実施形態における解析空間と仮想回路部を用いて解析を行う入力インピーダンス対周波数の特性であり、縦軸はリターンロス（｜Ｓ１１｜）値、横軸は周波数を表している。図１６（ａ）のように、解析空間のみによる周波数に対するインピーダンスは、２５０ＭＨｚにおいては解析値と実測値が近い値になっているか、２００ＭＨｚ、３００ＭＨｚおよび４００ＭＨｚ付近においては、解析値は実測値と一致していない。他方、本実施形態の方法を用いた場合、図１６（ｂ）のように、２５０ＭＨｚ以外の周波数においても、解析値と実測値は非常に近い値となっている。
以上のように、本実施形態によれば、窓６０２を有する金属箱６０１内にアンテナ６１１を配置した解析空間において電磁界成分を算出し、さらに解析空間とは別の空間領域に仮想回路部を備えて解析空間での解析と同期して電磁界成分を算出し、算出された電磁界成分を共有する。これにより、反射波が仮想回路部で吸収されるので、リターンロスの解析において、実測値に近い解析結果を得ることができる。この結果、周辺を金属で囲まれた空間内の解析を行う場合でも、アンテナから放射された後、周囲の金属壁から反射されてアンテナに戻ってくる電磁界成分を新たに設けた仮想回路部で吸収させることができるので、解析にかかる計算時間を低減することができる。さらに、アンテナと仮想回路部との解析を異なる空間で行うようにしたので、解析に必要な計算用メモリの容量の増加を抑えることができる。
また、本実施形態では、解析モデルを図１４のようなパラメータを設定して解析する例を説明したが、パラメータはこれに限らず、入力周波数、アンテナの長さ等を解析を行いたいアンテナなどに応じて設定し、さらに、設定したアンテナなどのパラメータに応じて他のパラメータを設定するようにしてもよい。
なお、本実施形態では、第１の電磁界成分の計算部（第１電界成分計算部５、第１電界成分の吸収境界条件計算部７、第１磁界成分計算部９および第１磁界成分の吸収境界条件計算部１１）と、第２の電磁界成分の計算部（第２電界成分計算部６、第２電界成分の吸収境界条件計算部８、第２磁界成分計算部１０および第２磁界成分の吸収境界条件計算部１２）を個別に備える例を説明したが、各部もしくは一部の機能部を共有して、例えば時分割して処理するようにしてもよい。
なお、実施形態の図１または図６の各部の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより各部の処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ） Ｉ／Ｆ（インタフェース）を介して接続されるＵＳＢメモリ、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。
また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ） Ｉ／Ｆ（インタフェース）を介して接続されるＵＳＢメモリ、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。
３０・・・伝搬特性推定装置
１・・・パラメータ設定部
２・・・配列初期化部
３・・・解析空間情報記憶部
４・・・仮想回路情報記憶部
５・・・第１電界成分計算部
６・・・第２電界成分計算部
７・・・第１電界成分の吸収境界条件計算部
８・・・第２電界成分の吸収境界条件計算部
９・・・第１磁界成分計算部
１０・・・第２磁界成分計算部
１１・・・第１磁界成分の吸収境界条件計算部
１２・・・第２磁界成分の吸収境界条件計算部
１００・・・携帯無線装置
１０１・・・解析空間
１０２・・・アンテナ
１０３・・・本体
１０４・・・Ｆｅｅｄ ｐｏｉｎｔ
２０１，２０２・・・円柱導体部
２２１〜２２４・・・完全導体境界面
２４１・・・仮想回路部
１・・・パラメータ設定部
２・・・配列初期化部
３・・・解析空間情報記憶部
４・・・仮想回路情報記憶部
５・・・第１電界成分計算部
６・・・第２電界成分計算部
７・・・第１電界成分の吸収境界条件計算部
８・・・第２電界成分の吸収境界条件計算部
９・・・第１磁界成分計算部
１０・・・第２磁界成分計算部
１１・・・第１磁界成分の吸収境界条件計算部
１２・・・第２磁界成分の吸収境界条件計算部
１００・・・携帯無線装置
１０１・・・解析空間
１０２・・・アンテナ
１０３・・・本体
１０４・・・Ｆｅｅｄ ｐｏｉｎｔ
２０１，２０２・・・円柱導体部
２２１〜２２４・・・完全導体境界面
２４１・・・仮想回路部
Claims (5)
- 金属壁に囲まれた構造物内の送信波源からの放射電磁界を、ＦＤＴＤ法を用いて解析する解析方法であって、
第１の電磁界成分算出部が、第２の電磁界成分算出工程で算出された電磁界の値のうち、アンテナと仮想回路部との接続点での電磁界の値を用いて、ＦＤＴＤ法により解析空間における電磁界の値を算出する第１の電磁界成分算出工程と、
第２の電磁界成分算出部が、前記第１の電磁界成分算出工程で算出された電磁界の値のうち、前記アンテナと前記解析空間との接続点での値を用いて、ＦＤＴＤ法により前記仮想回路部における電磁界の値を算出する第２の電磁界成分算出工程と、
を備え、
前記解析空間は、波源を含む解析モデルが配置され、前記アンテナを介して前記仮想回路部と接続され、
前記仮想回路部は、前記解析空間領域とは別の空間領域に設けられ前記アンテナを介して解析空間と接続され、４側面を完全導体境界条件とした空間内に配置した接続点、電圧源および吸収境界部からなるアンテナ給電用の給電回路であり、
前記第１の電磁界成分算出工程と前記第２の電磁界成分算出工程とを同期して行う
ことを特徴とする解析方法。 - 前記第１の電磁界成分算出工程は、
前記解析空間における電界成分を算出する第１電界成分算出工程と、
前記解析空間の最外壁境界面での電磁波が反射しないような吸収境界条件を算出し、前記電界成分算出工程で算出された前記解析空間における吸収境界面上の電界成分を書き換える第１電界成分の吸収境界条件算出工程と、
前記解析空間における磁界成分を算出する第１磁界成分算出工程と、
前記解析空間の最外壁境界面での電磁波が反射しないような吸収境界条件を算出し、前記磁界成分算出工程で算出された前記解析空間における吸収境界面上の磁界成分を書き換える第１磁界成分の吸収境界条件算出工程と、
前記第２の電磁界成分算出工程は、
前記仮想回路部における電界成分を算出する第２電界成分算出工程と、
前記仮想回路部の最外壁境界面での電磁波が反射しないような吸収境界条件を算出し、前記電界成分算出工程で算出された前記解析空間における吸収境界面上の電界成分を書き換える第２電界成分の吸収境界条件算出工程と、
前記仮想回路部における磁界成分を算出する第２磁界成分算出工程と、
前記仮想回路部の最外壁境界面での電磁波が反射しないような吸収境界条件を算出し、前記磁界成分算出工程で算出された前記解析空間における吸収境界面上の磁界成分を書き換える第２磁界成分の吸収境界条件算出工程と、
を備え、
前記第１磁界成分算出工程は、
前記第２電界成分の吸収境界条件算出工程で算出された電界成分を、前記アンテナと前記仮想回路部との接続点において用いて磁界成分を算出し、
前記第２磁界成分算出工程は、
前記第１磁界成分の吸収境界条件算出工程で算出された電界成分および磁界成分を、前記アンテナと前記解析空間との接続点において用いて磁界成分を算出する
ことを特徴とする請求項１に記載の解析方法。 - 前記解析空間は、
所定のサイズの開口部を備え、
前記第１の電磁界成分算出工程と前記第２の電磁界成分算出工程により算出された電磁界値を用いてリターンロスを解析する
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の解析方法。 - 金属壁に囲まれた構造物内の送信波源からの放射電磁界を、ＦＤＴＤ法を用いて解析する解析装置であって、
第２の電磁界成分算出部で算出された電磁界の値のうち、アンテナと仮想回路部との接続点での電磁界の値を用いて、ＦＤＴＤ法により解析空間における電磁界の値を算出する第１の電磁界成分算出部と、
前記第１の電磁界成分算出部で算出された電磁界の値のうち、前記アンテナと前記解析空間との接続点での値を用いて、ＦＤＴＤ法により前記仮想回路部における電磁界の値を算出する第２の電磁界成分算出部と、
を備え、
前記解析空間は、波源を含む解析モデルが配置され、前記アンテナを介して前記仮想回路部と接続され、
前記仮想回路部は、前記解析空間領域とは別の空間領域に設けられ前記アンテナを介して解析空間と接続され、４側面を完全導体境界条件とした空間内に配置した接続点、電圧源および吸収境界部からなるアンテナ給電用の給電回路であり、
前記第１の電磁界成分算出部による電磁界成分の算出と前記第２の電磁界成分算出部による電磁界成分の算出とを同期して行う
ことを特徴とする解析装置。 - 金属壁に囲まれた構造物内の送信波源からの放射電磁界を、ＦＤＴＤ法を用いて解析する解析装置のコンピュータに、
波源を含む解析モデルが配置され、前記アンテナを介して前記仮想回路部と接続されている解析空間と、前記解析空間領域とは別の空間領域に設けられ前記アンテナを介して解析空間と接続され、４側面を完全導体境界条件とした空間内に配置した接続点、電圧源および吸収境界部からなるアンテナ給電用の給電回路である仮想回路部において、
第１の電磁界成分算出部が、第２の電磁界成分算出工程で算出された電磁界の値のうち、アンテナと前記仮想回路部との接続点での値を用いて、ＦＤＴＤ法により前記解析空間における電磁界の値を算出する第１の電磁界成分算出工程と、
第２の電磁界成分算出部が、前記第１の電磁界成分算出工程で算出された電磁界の値のうち、前記アンテナと前記解析空間との接続点での値を用いて、前記第１の電磁界成分算出工程とを同期して、ＦＤＴＤ法により前記仮想回路部における電磁界の値を算出する第２の電磁界成分算出工程と、
を実行させるための解析プログラム。
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|---|---|---|---|---|
| JP2016521873A (ja) * | 2013-08-01 | 2016-07-25 | 株式会社日立製作所 | 設計支援システム、設計支援方法及び設計支援プログラム |
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Citations (4)
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| JP2004038774A (ja) * | 2002-07-05 | 2004-02-05 | Japan Science & Technology Corp | 電磁環境解析方法、電磁環境解析プログラム及びそのプログラムを記録した記録媒体 |
| JP2008171385A (ja) * | 2006-12-11 | 2008-07-24 | Sharp Corp | 電磁界解析プログラム |
| JP2008234335A (ja) * | 2007-03-20 | 2008-10-02 | Tokyo Metropolitan Univ | 電磁界解析装置、電磁界解析方法、電磁界解析プログラムおよび場解析装置。 |
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| JPN6013032779; 川口 秀樹， 藤田 和広: '時間領域境界積分方程式にもとづくＦＤＴＤ法の吸収境界条件' 電子情報通信学会技術研究報告． ＭＷ， マイクロ波 第１０６巻／第１８６号, 20060720, 第１６９-１７４, 一般社団法人電子情報通信学会 * |
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