JPH08304493A - Calculation device of intensity of electromagnetic field - Google Patents

Calculation device of intensity of electromagnetic field

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JPH08304493A
JPH08304493A JP10493495A JP10493495A JPH08304493A JP H08304493 A JPH08304493 A JP H08304493A JP 10493495 A JP10493495 A JP 10493495A JP 10493495 A JP10493495 A JP 10493495A JP H08304493 A JPH08304493 A JP H08304493A
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JP
Japan
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calculation
cos
mutual impedance
sin
monopole
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Withdrawn
Application number
JP10493495A
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Japanese (ja)
Inventor
Shinichi Otsu
信一 大津
Makoto Mukai
誠 向井
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Priority to DE19654995A priority patent/DE19654995B4/en
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Priority to US09/017,927 priority patent/US6185517B1/en
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Abstract

PURPOSE: To prevent the deterioration of accuracy due to digit dropping in the impedance calculation and to calculate with high accuracy at a high speed in terms of an electromagnetic field intensity calculation device which calculates an electromagnetic field intensity that an electric circuitry device emits by utilizing a moment method. CONSTITUTION: The title device comprises a first calculation operation section 12 that calculates a mutual impedance by using an approximation equation wherein a part of an exponential function is equivalent to a constant in the integration of a monopole and a second calculation operation section 13 that calculates the mutual impedance by using a normal equation. An adopting condition on the basis of an electric length of an element subjected to the calculating of the mutual impedance and an electric length of a distance between the elements is judged by means of a calculation method selection section 11 so that determination is made as to which of the first calculation operation section 12 or second calculation section 13 is selected.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は,モーメント法に基づい
て電気回路装置の放射する電磁界強度を算出する電磁界
強度算出装置に関し,特に,高速かつ高精度に電磁界強
度を算出できるようにした電磁界強度算出装置に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electromagnetic field intensity calculation device for calculating the electromagnetic field intensity radiated by an electric circuit device based on the method of moments, and more particularly to an electromagnetic field intensity calculation device capable of calculating the electromagnetic field intensity at high speed and with high accuracy. And an electromagnetic field strength calculation device.

【0002】電気回路装置から不要放射される電波は,
テレビやラジオ等の他の電波と干渉することから,最
近,各国で厳しく規制されるようになってきた。このよ
うな規制の規格として,日本ではVCCI規格があり,
米国ではFCC規格があり,ドイツではVDE規格があ
る。
Radio waves unwantedly radiated from electric circuit devices are
Due to interference with other radio waves such as televisions and radios, it has recently come to be strictly regulated in each country. As a standard of such regulation, in Japan, there is VCCI standard,
There is an FCC standard in the United States and a VDE standard in Germany.

【0003】このような電波規制を満足させるために
は,シールド技術やフィルタ技術等のような種々の対策
技術を使う必要があり,これらの対策技術がどの程度電
波を減少させるかを定量的にシミュレートする技術が必
要となる。このような電磁波解析のシミュレーションに
は,膨大な計算機の処理時間が必要になるので,高速か
つ高精度で電気回路装置の放射する電磁界強度を算出す
る装置が要求される。
In order to satisfy such radio wave regulations, it is necessary to use various countermeasure techniques such as a shield technique and a filter technique, and it is possible to quantitatively determine how much these countermeasure techniques reduce radio waves. Simulation technology is required. Since such a simulation of electromagnetic wave analysis requires a huge amount of computer processing time, a device for calculating the electromagnetic field intensity radiated by an electric circuit device at high speed and with high accuracy is required.

【0004】[0004]

【従来の技術】任意形状の物体から放射される電磁界強
度は,物体各部に流れる電流が分かれば,公知の理論式
を用いて容易に計算することができる。この電流値は,
理論的には,マックスウェルの電磁波動方程式を与えら
れた境界条件の下で解くことで得られるが,任意形状物
体を対象とした複雑な境界条件の下での直接的な数式解
は現在知られていない。
2. Description of the Related Art The strength of an electromagnetic field emitted from an object of an arbitrary shape can be easily calculated by using a known theoretical formula if the current flowing through each part of the object is known. This current value is
Theoretically, it can be obtained by solving Maxwell's electromagnetic wave equations under given boundary conditions, but direct mathematical solutions under complex boundary conditions for arbitrarily shaped objects are currently known. Has not been done.

【0005】したがって,現在の電磁界強度算出装置で
用いられている電流を求める解法は,難易の程度はある
にせよ,すべて近似的なものである。現在,この近似的
な解法の代表的なものとして,微小ループアンテナ近似
法と,分布定数線路近似法と,モーメント法という3種
類のものが知られている。
Therefore, the solutions used to calculate the currents used in the current electromagnetic field strength calculation devices are all approximate, although they are difficult. At present, three representative methods of this approximate solution are known: the minute loop antenna approximation method, the distributed constant line approximation method, and the moment method.

【0006】微小ループアンテナ近似法は,波源回路と
負荷回路との間を接続する配線をループアンテナとして
扱い,ループ上の電流は平坦なものと仮定して,これを
集中定数回路の計算手法で求める方法である。図9に,
この微小ループアンテナ近似法の構成を図示する。
In the small loop antenna approximation method, the wiring connecting the wave source circuit and the load circuit is treated as a loop antenna, and it is assumed that the current on the loop is flat. It is a method of seeking In Figure 9,
The configuration of this small loop antenna approximation method is illustrated.

【0007】この微小ループアンテナ近似法による計算
は,最も簡単であるが,ループの寸法が電磁波の波長に
比べて無視できない条件では精度が極めて低下すること
から,現実にはほとんど用いられていない。
The calculation by the small loop antenna approximation method is the simplest, but it is rarely used in reality because the accuracy is extremely lowered under the condition that the size of the loop is not negligible compared with the wavelength of the electromagnetic wave.

【0008】また,分布定数線路近似法は,1次元の構
造物として近似できる物体に対して,分布定数線路の方
程式を適用することで電流を求める方法である。計算は
比較的簡単であり,計算時間および記憶容量も解析要素
数にほぼ比例して増加するだけで,線路の反射や共振等
の現象も含めた解析ができることから,1次元の近似が
成立する物体については,高速・高精度の解析ができ
る。図10に,この分布定数線路近似法の構成を図示す
る。
The distributed constant line approximation method is a method for obtaining the current by applying the equation of the distributed constant line to an object that can be approximated as a one-dimensional structure. The calculation is relatively simple, and the calculation including the phenomena such as line reflection and resonance can be performed only by increasing the calculation time and storage capacity in proportion to the number of analysis elements. For objects, high-speed and high-precision analysis is possible. FIG. 10 illustrates the configuration of this distributed constant line approximation method.

【0009】この分布定数線路近似法による計算は,1
次元の構造物として近似できる物体については,高速・
高精度の解析ができるものの,近似できない物体につい
ては解析できないという問題点がある。
The calculation by the distributed constant line approximation method is 1
For an object that can be approximated as a three-dimensional structure,
Although high-precision analysis is possible, there is a problem that it cannot analyze objects that cannot be approximated.

【0010】一方,モーメント法は,マックスウェルの
電磁波動方程式から導かれる積分方程式の解法の1つで
あり,3次元の任意形状物体を扱うことができる。具体
的には,物体を小さな要素に分割して電流の計算を行う
ものである。
On the other hand, the method of moments is one of the solutions of the integral equation derived from Maxwell's electromagnetic wave equation, and can handle a three-dimensional arbitrary shape object. Specifically, the current is calculated by dividing the object into smaller elements.

【0011】このように,モーメント法が3次元の任意
形状物体を扱えることから,電磁界強度算出装置では,
モーメント法を使って,電気回路装置の放射する電磁界
強度を算出するという構成が有力である。
As described above, since the moment method can handle a three-dimensional arbitrarily shaped object, the electromagnetic field strength calculation apparatus
It is effective to use the method of moments to calculate the electromagnetic field intensity radiated by an electric circuit device.

【0012】このモーメント法を用いる方式では,金属
対象物を扱うときには,金属部分を解析対象としてメッ
シュ化し,分割した金属間の相互インピーダンスZij
求め,この相互インピーダンスZijと,波源Vi と,分
割した金属に流れる電流Iiとの間に成立するモーメン
ト法の連立方程式 〔Zij〕〔Ii 〕=〔Vi 〕 を解いて電流Ii を求め,この結果から放射される電磁
界強度を算出するという方法を採る。ここで,
「〔 〕」はマトリクスを表している。
In the method using the moment method, when handling a metal object, the metal part is meshed as an analysis object, the mutual impedance Z ij between the divided metals is obtained, and the mutual impedance Z ij and the wave source V i are calculated. , The current I i flowing in the divided metal is solved to solve the simultaneous equations [Z ij ] [I i ] = [V i ] of the method of moments to obtain the current I i, and the electromagnetic field radiated from this result The method of calculating strength is adopted. here,
"[]" Represents a matrix.

【0013】このようなモーメント法を用いるにあっ
て,高速演算を実現するために,従来の電磁界強度算出
装置では,通常,このモーメント法の連立方程式を構成
するための相互インピーダンスZijを,倍精度実数によ
る計算で算出している。
In order to realize a high-speed calculation when using such a moment method, in a conventional electromagnetic field strength calculation device, the mutual impedance Z ij for forming the simultaneous equations of this moment method is usually Calculated by calculation using double precision real numbers.

【0014】なお,モーメント法についての参考文献と
しては,以下のものがある。 〔参考文献〕H.N.Wang, J.H.Richmond and M.C.Gilreat
h :“Sinusoidal reaction formulation for radiatio
n and scattering from conducting surface”IEEE TRA
NSACTIONS ANTENNAS PROPAGATION vol.AP-23 1975
The following references are available as to the method of moments. [References] HN Wang, JHRichmond and MC Gilreat
h: “Sinusoidal reaction formulation for radiatio
n and scattering from conducting surface ”IEEE TRA
NSACTIONS ANTENNAS PROPAGATION vol.AP-23 1975

【0015】[0015]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら,倍精度
実数の算出手法では,積演算のときに下位の有効数字が
失われることから,倍精度実数の算出手法を使って相互
インピーダンスZijを算出していくと,金属メッシュの
電気長(放射される電磁波の波長を尺度とする長さ)が
短くなるときに桁落ちが発生するので,相互インピーダ
ンスZijを正確に算出できないという問題点があった。
However, in the method of calculating the double-precision real number, since the lower significant digits are lost during the product operation, the mutual impedance Z ij is calculated using the method of calculating the double-precision real number. As a result, when the electrical length of the metal mesh (the length on the basis of the wavelength of the radiated electromagnetic wave) becomes short, a digit cancellation occurs, so that the mutual impedance Z ij cannot be accurately calculated. .

【0016】そこで,本発明者等は,特願平6−953
62号において,電磁界強度を算出するための相互イン
ピーダンスの計算方法に,通常計算の計算手段と高精度
計算の計算手段とを用意し,波長,要素の長さ,距離を
チェックして,桁落ちが発生するおそれがある場合に
は,高精度計算の計算手段を用いて計算する方式を提案
している。
Therefore, the present inventors have filed Japanese Patent Application No. 6-953.
In No. 62, the calculation method of the mutual impedance for calculating the electromagnetic field strength is prepared by the calculation method of the normal calculation and the calculation method of the high precision calculation, and the wavelength, the length of the element and the distance are checked, and the digit If there is a possibility that a drop may occur, we have proposed a method that uses high-precision calculation means.

【0017】ここで,高精度計算としては,多倍精度実
数による計算と多倍長整数計算の2種類があるが,いず
れの場合にも計算する桁数が増加するために,計算時間
が大幅に増加することになる。
Here, there are two types of high-precision calculations, that is, a calculation using a multiple-precision real number and a multiple-precision integer calculation. In either case, the number of digits to be calculated increases, so that the calculation time is significantly increased. Will increase.

【0018】本発明は,モーメント法による電磁界強度
算出装置では,長さが0.001λ(λ:波長)以下の
微小要素(ワイヤーやサーフェイスパッチ)で,かつ距
離が離れると計算に桁落ちが発生し,計算精度が極端に
悪くなること,また,桁落ちが生じないように高精度計
算を行うと,計算時間が膨大になることに鑑み,計算精
度を落とさずに,高速に電磁界強度を算出できる電磁界
強度算出装置を提供することを目的とする。
According to the present invention, in the electromagnetic field strength calculating apparatus by the method of moments, the calculation is performed with a small element (wire or surface patch) having a length of 0.001λ (λ: wavelength) or less and the distance is far. Occurs, the calculation accuracy becomes extremely poor, and if high-precision calculation is performed so that digit cancellation does not occur, the calculation time becomes enormous. It is an object of the present invention to provide an electromagnetic field strength calculation device that can calculate

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】図1は本発明の原理構成
図である。図中,1はCPUおよびメモリ等からなる処
理装置であって,モーメント法に基づいて解析対象とな
る電気回路装置の放射する電磁界強度を算出する装置で
ある。データ入力部10は,解析対象となる電気回路装
置の構造情報を入力する入力手段である。
FIG. 1 is a block diagram showing the principle of the present invention. In the figure, 1 is a processing device including a CPU, a memory, and the like, and is a device for calculating the electromagnetic field intensity radiated by an electric circuit device to be analyzed based on the method of moments. The data input unit 10 is an input means for inputting structural information of an electric circuit device to be analyzed.

【0020】算出法選択部11は,モーメント法に基づ
いて解析対象となる電気回路装置の放射する電磁界強度
を算出するにあたって,相互インピーダンスの算出対象
となる要素の電気長と,要素間距離とを評価し,相互イ
ンピーダンスの計算に第1の計算処理部12を用いる
か,第2の計算処理部13を用いるかを選択する手段で
ある。例えば,算出法選択部11は,モノポールの要素
長が略0.05λ(λは波長)以下で,かつ距離が要素
長の略10倍以上の場合に,第1の計算処理部12を選
択し,それ以外の場合に第2の計算処理部13を選択し
て相互インピーダンスの計算を行わせる。
When calculating the electromagnetic field intensity radiated by the electric circuit device to be analyzed based on the method of moments, the calculation method selection unit 11 calculates the electrical length of the element for which the mutual impedance is to be calculated and the distance between the elements. Is used to select whether to use the first calculation processing unit 12 or the second calculation processing unit 13 for calculating the mutual impedance. For example, the calculation method selection unit 11 selects the first calculation processing unit 12 when the element length of the monopole is approximately 0.05λ (λ is the wavelength) or less and the distance is approximately 10 times the element length or more. In other cases, the second calculation processing unit 13 is selected to calculate the mutual impedance.

【0021】第1の計算処理部12は,モーメント法の
連立方程式を構成する相互インピーダンスを計算する際
に,要素の電気長が短く遠距離にあるという相互インピ
ーダンスの算出対象の特性に基づいて得られた相互イン
ピーダンスの所定の近似式に基づいて相互インピーダン
スを算出する処理手段である。
When calculating the mutual impedance forming the simultaneous equations of the method of moments, the first calculation processing unit 12 obtains based on the characteristic of the mutual impedance calculation target that the electric length of the element is short and the distance is long. It is a processing means for calculating the mutual impedance based on a predetermined approximate expression of the obtained mutual impedance.

【0022】第2の計算処理部13は,相互インピーダ
ンスの算出対象が要素の電気長が短く遠距離にあるとい
う条件を満たさない場合に,上記近似式を用いない通常
の式により相互インピーダンスを算出する処理手段であ
る。
The second calculation processing unit 13 calculates the mutual impedance by a usual formula that does not use the above approximation formula when the condition that the target of the mutual impedance calculation is that the electrical length of the element is short and the distance is long. It is a processing means to do.

【0023】具体的には,モーメント法におけるモノポ
ール間の相互インピーダンスを計算する式において,e
xp(−jkr)/rの計算要素(ただしj=(−1)
1/2,kは波数,rはモノポール間の距離)をモノポー
ルの積分区間において一定とみなして積分の外に出した
式から得られる近似式を用いて,相互インピーダンスを
算出する。
Specifically, in the equation for calculating the mutual impedance between monopoles in the method of moments, e
Computation element of xp (-jkr) / r (where j = (-1)
The mutual impedance is calculated by using an approximate expression obtained from an expression obtained by assuming that ( 1/2 , k is the wave number and r is the distance between monopoles) is constant in the integration interval of the monopole and is out of the integration.

【0024】さらに具体的には,第1のモノポールと第
2のモノポールの相互インピーダンスをZ00,第1のモ
ノポールの長さをd1 =|z1 −z0 |(ただしz1
電流分布が0,z0 で電流分布が1),第2のモノポー
ルの長さをd2 =|t1 −t 0 |(ただしt1 で電流分
布が0,t0 で電流分布が1),距離をr,波数をk,
第1のモノポールと第2のモノポール間の角をψとした
とき,モノポール長d 1 ,d2 が波長に対して充分に小
さく,かつ距離rがモノポール長d1 ,d2 に対して充
分に大きいことを条件として, Z00=(η/4πsin kd1 sin kd2 )×(1/k
r)×[ sin(kr)[cos ψ[1−cos k(z0 −z
1 )][1−cos k(t0 −t1 )]−sin k(z0
1 )sin k(t0 −t1 )]+j cos(kr)[cos
ψ[1−cos k(z0 −z1 )][1−cos k(t0
1 )]−sin k(z0 −z1 )sin k(t0
1 )]] (ここでη=(μ0 /ε0 1/2 ,μ0 :真空の透磁
率,ε0 :真空の誘電率)である式を含む近似式を用い
て,相互インピーダンスを算出する。
More specifically, the first monopole and the first monopole
Z is the mutual impedance of two monopoles00, The first model
The length of Nopole is d1= | Z1-Z0| (however z1so
Current distribution is 0, z0The current distribution is 1), and the second monopole
The length of the le is d2= | T1-T 0│ (t1With current
Cloth is 0, t0, Current distribution is 1), distance is r, wave number is k,
The angle between the first monopole and the second monopole is ψ
When the monopole length d 1, D2Is small enough for the wavelength
And the distance r is the monopole length d1, D2Against
Z on the condition that00= (Η / 4πsin kd1sin kd2) × (1 / k
r) × [sin (kr) [cos ψ [1-cos k (z0-Z
1)] [1-cos k (t0-T1)]-Sin k (z0
z1) Sin k (t0-T1)] + J cos (kr) [cos
ψ [1-cos k (z0-Z1)] [1-cos k (t0
t1)]-Sin k (z0-Z1) Sin k (t0
t1)]] (Where η = (μ0/ Ε0)1/2, Μ0: Vacuum permeability
Rate, ε0: Dielectric constant of vacuum)
And calculate the mutual impedance.

【0025】電流計算部14は,求められた相互インピ
ーダンスから導出されたモーメント法の連立方程式を解
くことで,電気回路装置の各部に流れる電流を算出する
処理手段である。電界磁界計算部15は,電流計算部1
4の計算結果から電気回路装置の放射する電磁界強度を
計算し,結果を出力する処理手段である。
The current calculator 14 is a processing means for calculating the current flowing through each part of the electric circuit device by solving the simultaneous equations of the moment method derived from the obtained mutual impedance. The electric field / magnetic field calculation unit 15 is the current calculation unit 1
It is a processing means for calculating the electromagnetic field intensity radiated by the electric circuit device from the calculation result of 4 and outputting the result.

【0026】[0026]

【作用】モーメント法の連立方程式に用いる相互インピ
ーダンスの計算において,モノポールの長さが,例えば
0.001λ(λ:波長)以下の微小要素(ワイヤーや
サーフェイスパッチ)で,かつ距離が離れると,計算に
桁落ちが発生するのは,モノポールの積分内にexp
(−jkr)/rの指数関数が含まれることが大きな原
因の一つとなっている。また,これが計算時間を長くす
る原因ともなっている。
[Operation] In the calculation of mutual impedance used in the simultaneous equations of the method of moments, if the length of the monopole is a minute element (wire or surface patch) of 0.001λ (λ: wavelength) or less, and if the distance is increased, The precision loss in the calculation is due to the exp in the integral of the monopole.
One of the main causes is that the exponential function of (-jkr) / r is included. This also causes the calculation time to be long.

【0027】本発明は,この点に着目し,exp(−j
kr)/rを積分区間で一定としてみなして計算する第
1の計算処理部12と,それ以外の通常の計算を行う第
2の計算処理部13とを用意し,これらの計算手段を要
素長と距離に関する適用条件によって使い分けることを
最も主要な特徴とする。これにより,通常の倍精度計算
を行っても,計算精度を落とさないで高速な計算が可能
になる。
In the present invention, paying attention to this point, exp (-j
A first calculation processing unit 12 which calculates kr) / r as a constant in the integration section and a second calculation processing unit 13 which performs other normal calculation are prepared, and these calculation means are used for the element length. The most important feature is that they are used properly according to the application conditions regarding the distance and the distance. As a result, even if a normal double-precision calculation is performed, high-speed calculation can be performed without reducing the calculation accuracy.

【0028】exp(−jkr)/rの指数関数部分を
積分区間で一定とみなした近似式を,図2(A)の例で
説明すると以下のとおりである。図2において,20,
21はモノポール,22,23はモノポールの電流分布
を表す。これらの間の相互インピーダンスZ00を求める
ものとする。記号を次のように定義する。
An approximate expression in which the exponential function part of exp (-jkr) / r is considered to be constant in the integration section will be described below with reference to the example of FIG. 2 (A). In FIG. 2, 20,
Reference numeral 21 represents a monopole, and 22 and 23 represent current distributions of the monopole. The mutual impedance Z 00 between them shall be determined. The symbols are defined as follows.

【0029】 モノポール20の長さ:d1 =|z1 −z0 | (ただしz1 で電流分布が0,z0 で電流分布が1), モノポール21の長さ:d2 =|t1 −t0 | (ただしt1 で電流分布が0,t0 で電流分布が1), 距離:r=(z2 +t2 −2zt cosψ+h2 1/2 (モノポール20を含む平面とモノポール21を含む平
面で,かつ平行な2平面が存在する。hはそれら2平面
間の距離である)。
Length of monopole 20: d 1 = | z 1 −z 0 | (where z 1 is current distribution 0 and z 0 is current distribution 1), length of monopole 21 is d 2 = | t 1 −t 0 | (where t 1 has a current distribution of 0 and t 0 has a current distribution of 1), distance: r = (z 2 + t 2 −2zt cos ψ + h 2 ) 1/2 (a plane including the monopole 20 There are two parallel planes that include the monopole 21. h is the distance between the two planes.)

【0030】よく知られているように,図2(A)に示
すモノポール間のインピーダンスの厳密式は,以下のと
おりである。 (1) 相互インピーダンスの厳密式(通常の式) Z00=(jωμ/4πsin kd1 sin kd2 )×[∫∫
sin k(−z+z1 )sin k(−t+t1 )cos ψ×
(exp(−jkr)/r)dzdt−∫∫cos k(−z+
1 )cos k(−t+t1 )×(exp(−jkr)/r)
dzdt] ここで,∫∫はt0 からt1 までとz0 からz1 までの
積分を表す。 (2) 近似の条件 上記厳密式で,積分内の(exp(−jkr)/r)をほぼ
一定とみなせれば,積分の外に出すことが可能である。
As is well known, the strict formula for impedance between monopoles shown in FIG. 2A is as follows. (1) Exact formula of mutual impedance (normal formula) Z 00 = (jωμ / 4πs in kd 1 sin kd 2 ) × [∫∫
sin k (−z + z 1 ) sin k (−t + t 1 ) cos ψ ×
(Exp (−jkr) / r) dzdt−∫∫cos k (−z +
z 1 ) cos k (−t + t 1 ) × (exp (−jkr) / r)
dzdt] Here, ∫∫ represents the integration from t 0 to t 1 and z 0 to z 1 . (2) Approximation conditions If the (exp (-jkr) / r) in the integral can be regarded as almost constant in the above rigorous formula, it can be output outside the integral.

【0031】 ここで,k=2π/λ, k:波数,λ:波長。 モノポール長d1 ,d2 が波長λに対して充分に小さ
く,かつ距離rがモノポール長d1 ,d2 に対して充分
に大きいとする。そうすると,zの変化z0 〜z1 とt
の変化t0 〜t1 に対し,(exp(−jkr)/r)の変
化は小さく,ほぼ一定として積分の外に出すことができ
る。 (3) 相互インピーダンスの近似式 Z00≒(jωμ/4πsin kd1 sin kd2 )×(exp
(−jkr)/r)×[cos ψ∫∫sin k(−z+
1 )sin k(−t+t1 )dzdt−∫∫cos k(−
z+z1 )cos k(−t+t1 )dzdt] 積分の中は,次のように積分公式により簡単化できる。
Here, k = 2π / λ, k: wave number, λ: wavelength. It is assumed that the monopole lengths d 1 and d 2 are sufficiently small with respect to the wavelength λ, and the distance r is sufficiently large with respect to the monopole lengths d 1 and d 2 . Then, changes of z z 0 to z 1 and t
The change of (exp (-jkr) / r) is small with respect to the change of t 0 to t 1 , and can be taken out of the integral as being almost constant. (3) Approximate expression of mutual impedance Z 00 ≈ (jωμ / 4πsin kd 1 sin kd 2 ) × (exp
(−jkr) / r) × [cos ψ∫∫sink (−z +
z 1 ) sin k (−t + t 1 ) dzdt−∫∫cos k (−
z + z 1 ) cos k (−t + t 1 ) dzdt] The integration can be simplified by the integration formula as follows.

【0032】 ∫∫sin k(−z+z1 )sin k(−t+t1 )dzdt =∫z0 z1sin k(−z+z1 )dz∫t0 t1sin k(−t+t1 )dt =|(1/k)cos k(z−z1 )|z0 z1× |(1/k)cos k(t−t1 )|t0 t1 =(1/k2 )[1−cos k(z0 −z1 )]× [1−cos k(t0 −t1 )] また, ∫∫cos k(−z+z1 )cos k(−t+t1 )dzdt =∫z0 z1cos k(−z+z1 )dz∫t0 t1cos k(−t+t1 )dt =|(1/k)sin k(z−z1 )|z0 z1× |(1/k)sin k(t−t1 )|t0 t1 =(1/k2 )sin k(z0 −z1 )sin k(t0 −t1 ) これから,最終的にインピーダンスZ00は,次のように
近似できる。
∫∫sin k (−z + z 1 ) sin k (−t + t 1 ) dzdt = ∫ z0 z1 sin k (−z + z 1 ) dz∫ t0 t1 sin k (−t + t 1 ) dt = | (1 / k) cos k (z−z 1 ) | z0 z1 × | (1 / k) cos k (t−t 1 ) | t0 t1 = (1 / k 2 ) [1-cos k (z 0 −z 1 )] × [1-cos k (t 0 −t 1 )] Further, ∫∫cos k (−z + z 1 ) cos k (−t + t 1 ) dzdt = ∫ z0 z1 cos k (−z + z 1 ) dz∫ t0 t1 cos k ( -t + t 1) dt = | (1 / k) sin k (z-z 1) | z0 z1 × | (1 / k) sin k (t-t 1) | t0 t1 = (1 / k 2) sin k (z 0 -z 1) sin k (t 0 -t 1) from now, finally impedance Z 00 can be approximated as follows.

【0033】 Z00≒(jωμ/4πsin kd1 sin kd2 )×(1/k2 )× (exp(−jkr)/r)× [cos ψ[1−cos k(z0 −z1 )][1−cos k(t0 −t1 )]− sin k(z0 −z1 )sin k(t0 −t1 )] =(jωμ/4πsin kd1 sin kd2 )×(1/k2 )×(1/r)× [ cos(kr)[cos ψ[1−cos k(z0 −z1 )]× [1−cos k(t0 −t1 )]− sin k(z0 −z1 )sin k(t0 −t1 )]− j sin(kr)[cos ψ[1−cos k(z0 −z1 )]× [1−cos k(t0 −t1 )]− sin k(z0 −z1 )sin k(t0 −t1 )]] =(η/4πsin kd1 sin kd2 )×(1/kr)× [ sin(kr)[cos ψ[1−cos k(z0 −z1 )]× [1−cos k(t0 −t1 )]− sin k(z0 −z1 )sin k(t0 −t1 )]+ j cos(kr)[cos ψ[1−cos k(z0 −z1 )]× [1−cos k(t0 −t1 )]− sin k(z0 −z1 )sin k(t0 −t1 )]] 図2の(B),(C),(D)に示すZ01,Z10,Z11
についても同様である。
Z 00 ≈ (jωμ / 4πsin kd 1 sin kd 2 ) × (1 / k 2 ) × (exp (−jkr) / r) × [cos ψ [1-cos k (z 0 −z 1 )] [1-cos k (t 0 -t 1)] - sin k (z 0 -z 1) sin k (t 0 -t 1)] = (jωμ / 4πsin kd 1 sin kd 2) × (1 / k 2 ) × (1 / r) × [cos (kr) [cos ψ [1-cos k (z 0 −z 1 )] × [1−cos k (t 0 −t 1 )] − sin k (z 0 − z 1 ) sin k (t 0 −t 1 )] − j sin (kr) [cos ψ [1−cos k (z 0 −z 1 )] × [1−cos k (t 0 −t 1 )] − sin k (z 0 −z 1 ) sin k (t 0 −t 1 )]] = (η / 4πsin kd 1 sin kd 2 ) × (1 / kr) × [sin (kr) [cos ψ [1-cos k (z 0 −z 1 )] × [1−cos k (t 0 −t 1 )] − sin k (z 0 −z 1 ) sin k (t 0 −t 1 )] + j cos (kr) [ cos ψ [1-cos k (z 0 −z 1 )] × [1-cos k (t 0 −t 1 )] − sin k (z 0 −z 1 ) sin k (t 0 −t 1 )]] Z 01 , Z 10 and Z 11 shown in (B), (C) and (D) of FIG.
The same applies to.

【0034】以上のように要素が短く,遠距離にあると
いう条件から,インピーダンスの近似式が得られる。こ
の近似式は,要素長が0.05λ以下で,かつ距離が要
素長の10倍以上の場合に有効であることが確かめられ
た。したがって,要素長が0.001λ以下で桁落ちが
発生する場合に限らず,この近似式を微小要素以外にも
適用できるため,計算の高速化を図ることができる。
An approximate expression of impedance can be obtained from the condition that the elements are short and the distance is long as described above. It was confirmed that this approximate expression is effective when the element length is 0.05λ or less and the distance is 10 times or more the element length. Therefore, not only when the element length is 0.001λ or less and the digit cancellation occurs, but this approximate expression can be applied to other than the minute element, and thus the calculation speed can be increased.

【0035】電流計算部14は,こうして求められた相
互インピーダンスからモーメント法の連立方程式を導出
し,電気回路装置に流れる電流を計算する。電界磁界計
算部15は,この計算結果から電気回路装置の放射する
電磁界強度を計算し,計算された電磁界強度を例えば図
式化して出力する。
The current calculator 14 derives simultaneous equations of the moment method from the mutual impedances thus obtained, and calculates the current flowing through the electric circuit device. The electric field / magnetic field calculation unit 15 calculates the electromagnetic field intensity radiated by the electric circuit device from the calculation result, and outputs the calculated electromagnetic field intensity, for example, in the form of a diagram.

【0036】[0036]

【実施例】図3および図4に,本発明の一実施例の処理
フローチャートを示す。図中,30は入力データファイ
ルであって,解析対象となるメッシュ化された電気回路
装置の構造体情報を管理するもの,31は判断テーブル
であって,相互インピーダンスの算出手法の選択に用い
る判断データを管理するもの,32は出力データファイ
ルであって,算出された電磁界強度を格納するものであ
る。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIGS. 3 and 4 show a processing flowchart of an embodiment of the present invention. In the figure, 30 is an input data file for managing the structural information of the meshed electric circuit device to be analyzed, 31 is a judgment table, which is a judgment used to select the calculation method of the mutual impedance. Data is managed and 32 is an output data file, which stores the calculated electromagnetic field strength.

【0037】判断テーブル31は,相互インピーダンス
の算出対象となる2つの金属要素の電気長の代表値と,
2つの金属要素の距離の電気長とを検索キーにして,図
1に示す第1の計算処理部12を用いるか,第2の計算
処理部13を用いるかを決定する情報を保持するもので
ある。また,第1の計算処理部12において,相互イン
ピーダンスの計算に厳密式と近似式の双方を用いる場合
には,そのどちらを用いるかを決定する情報も保持す
る。なお,判断テーブル31を用いずに,電気長および
距離と所定の閾値との比較によって,算出法を判断して
もよい。2つの金属要素の電気長の代表値としては,2
つの電気長の小さい方や,2つの電気長の平均値や,2
つの電気長の掛け算値の平方根等が用いられる。ここ
で,電気長とは,電磁波の波長λを尺度とする長さであ
る。
The judgment table 31 shows the representative values of the electrical lengths of the two metal elements whose mutual impedances are to be calculated,
It holds information for determining whether to use the first calculation processing unit 12 or the second calculation processing unit 13 shown in FIG. 1 by using the electric length of the distance between two metal elements as a search key. is there. Further, when the first calculation processing unit 12 uses both the strict formula and the approximate formula for the calculation of the mutual impedance, the first calculation processing unit 12 also holds information for deciding which one to use. Instead of using the judgment table 31, the calculation method may be judged by comparing the electric length and the distance with a predetermined threshold value. The typical value of the electrical length of two metal elements is 2
One with a smaller electric length, the average of two electric lengths, or 2
The square root of the product of the two electrical lengths is used. Here, the electrical length is a length with the wavelength λ of the electromagnetic wave as a scale.

【0038】電磁界強度算出装置は,起動されると,図
3および図4の処理フローに示すように,最初にステッ
プST1で,入力データファイル30からメッシュ化さ
れた電気回路装置の構造体情報を読み込んで,金属要素
や他のデータ(周波数等)を構造体,配列として設定す
る。
When the electromagnetic field strength calculation device is activated, as shown in the process flow of FIGS. 3 and 4, first, in step ST1, the structure information of the electric circuit device meshed from the input data file 30. Read in and set metal elements and other data (frequency, etc.) as structures and arrays.

【0039】次に,ステップST2で,処理済の周波数
をカウントすることで,登録されている全周波数につい
ての処理が終了したか否かを判断する。終了した場合に
は電磁界強度算出の処理を終了し,未処理の周波数があ
る場合には,次に処理する周波数を未処理の中から1つ
選択して,続くステップST3で,この選択した周波数
の波長λを計算する。
Next, in step ST2, the processed frequencies are counted to determine whether or not the processing has been completed for all the registered frequencies. When the processing is completed, the electromagnetic field strength calculation processing is ended, and when there is an unprocessed frequency, one frequency to be processed next is selected from the unprocessed frequencies, and this selection is made in the subsequent step ST3. Calculate the wavelength λ of the frequency.

【0040】続いて,順次,相互インピーダンスZij
算出するために,ステップST4およびST5のループ
判定処理により,m個ある金属要素の中から要素i(i
=1〜m)と要素j(j=1〜m)を選択し,これらの
すべての組み合わせについて,ステップST6以下の処
理を繰り返す。
Then, in order to successively calculate the mutual impedance Z ij , the element i (i) is selected from among the m metallic elements by the loop judgment processing in steps ST4 and ST5.
= 1 to m) and the element j (j = 1 to m) are selected, and the processing from step ST6 onward is repeated for all combinations thereof.

【0041】ステップST6では,相互インピーダンス
ijの算出対象として選択した2つの金属要素の距離の
電気長を特定するとともに,2つの金属要素の電気長の
代表値を算出して,この2つの電気長,代表値を検索キ
ーにして判断テーブル31を検索することで,相互イン
ピーダンスZijの算出を通常の式で行うか,本発明で提
案した近似式で行うかを判断する。
In step ST6, the electric length of the distance between the two metal elements selected as the calculation target of the mutual impedance Z ij is specified, and the representative value of the electric lengths of the two metal elements is calculated to calculate the two electric values. By searching the determination table 31 using the length and the representative value as the search keys, it is determined whether the mutual impedance Z ij is calculated by the normal formula or the approximate formula proposed by the present invention.

【0042】通常の式で算出する場合には,ステップS
T7に進み,通常の式を用いた倍精度実数による相互イ
ンピーダンスZijを計算する。一方,近似式で算出する
場合には,ステップST8へ進み,前述した近似式を用
いて相互インピーダンスZijの計算を行う。
In the case of calculation by the usual formula, step S
Proceeding to T7, the mutual impedance Z ij is calculated by a double precision real number using the usual formula. On the other hand, in the case of calculation using an approximate expression, the process proceeds to step ST8, and the mutual impedance Z ij is calculated using the approximate expression described above.

【0043】要素iの一つについて,要素jの1からm
までステップST6〜ST8を繰り返したならば,次の
要素iに移り,同様に処理を繰り返す。すべての要素i
(i=1〜m)について計算が終わったならば,ステッ
プST9へ進む。
For one of the elements i, 1 to m of the element j
After repeating steps ST6 to ST8, the process moves to the next element i and the same process is repeated. All elements i
When the calculation is completed for (i = 1 to m), the process proceeds to step ST9.

【0044】ステップST9では,算出した相互インピ
ーダンスZijと,入力データファイル30から読み込ん
だ波源Vi とを使って,金属要素に流れる電流Ii を未
知数とするモーメント法の連立方程式 〔Zij〕〔Ii 〕=〔Vi 〕 を導出し,これを解くことで,金属要素に流れる電流I
i を求める。
In step ST9, using the calculated mutual impedance Z ij and the wave source V i read from the input data file 30, simultaneous equations of the moment method [Z ij ] in which the current I i flowing through the metal element is an unknown number. [I i ] = [V i ] is derived and solved to obtain a current I flowing through the metal element.
ask for i .

【0045】そして,続くステップST10で,処理済
の観測点をカウントすることで,登録されている全観測
点についての処理が終了したか否かを判断し,終了した
場合にはステップST2に戻り,次の周波数について同
様に処理を繰り返す。全観測点についての処理が終了し
ていない場合には,ステップST11に進んで,算出し
た電流Ii が観測点にもたらす電磁界強度を規定の算出
式に従って算出する。その算出結果を出力データファイ
ル32に格納してからステップST10に戻り,すべて
の観測点について電界・磁界を計算する。
Then, in the subsequent step ST10, it is determined whether or not the processing has been completed for all the registered observation points by counting the processed observation points. If the processing has been completed, the process returns to step ST2. , Repeat the process for the next frequency. If the processing has not been completed for all the observation points, the process proceeds to step ST11 to calculate the electromagnetic field strength that the calculated current I i brings to the observation points according to a prescribed calculation formula. After the calculation result is stored in the output data file 32, the process returns to step ST10 to calculate the electric field / magnetic field at all the observation points.

【0046】上記ステップST9による電流計算および
ステップST11による電界磁界の計算法については,
従来から知られている方法を用いることができるので,
ここでの詳細な説明は省略する。
Regarding the method of calculating the current in step ST9 and the method of calculating the electric field and magnetic field in step ST11,
Since a conventionally known method can be used,
Detailed description here is omitted.

【0047】このようにして,本発明では,モーメント
法の連立方程式に用いる相互インピーダンスZijの算出
にあたって,要素の電気長が短く遠距離にあるという相
互インピーダンスの算出対象の特性に着目して得られた
相互インピーダンスの所定の近似式に基づいて相互イン
ピーダンスを算出するので,計算時間の増大化を防ぐこ
とができる。この近似式を用いれば,指数積分に相当す
る計算部分がなくなるので,桁落ちの発生も少なくな
り,精度の劣化の防止にもなる。また,この近似式を用
いた計算を,多倍精度実数や多倍長整数による高精度計
算で行っても,従来の高精度計算で行うときに比べて式
が単純化されるため,かなりの高速化が可能になる。
As described above, in the present invention, the mutual impedance Z ij used in the simultaneous equations of the moment method is calculated by focusing on the characteristic of the mutual impedance calculation target that the electrical length of the element is short and the distance is long. Since the mutual impedance is calculated based on the predetermined approximate expression of the obtained mutual impedance, it is possible to prevent the calculation time from increasing. If this approximate expression is used, there is no calculation part corresponding to exponential integration, so that the occurrence of precision loss is reduced and the deterioration of accuracy is also prevented. Moreover, even if the calculation using this approximation formula is performed with high precision calculation using multiple precision real numbers or multiple long integers, the formula is simplified as compared with the conventional high precision calculation. Speed up is possible.

【0048】図2に示す(A)〜(D)の各ケースにお
けるモノポール間の相互インピーダンスの計算に用いる
近似式は,以下のとおりである。これらの式の適用条件
としては,各モノポールの長さをd1 ,d2 とすると,
距離r≫d1 ,d2 ,かつ波長λ≫d1 ,d2 である。
The approximation formulas used to calculate the mutual impedance between the monopoles in each of the cases (A) to (D) shown in FIG. 2 are as follows. As the conditions for applying these equations, if the lengths of the monopoles are d 1 and d 2 ,
The distances r >> d 1 and d 2 and the wavelengths λ >> d 1 and d 2 .

【0049】図2(A)に示すモノポール(z0
1 )20とモノポール(t0 −t1 )21間の相互イ
ンピーダンスZ00は,「作用」の欄で説明した次のよう
な近似式が利用される。
The monopole (z 0 − shown in FIG.
For the mutual impedance Z 00 between z 1 ) 20 and the monopole (t 0 −t 1 ) 21, the following approximate expression described in the section “Action” is used.

【0050】〔厳密式〕 Z00=(jωμ/4πsin kd1 sin kd2 )×[∫∫
sin k(−z+z1 )sin k(−t+t1 )cos ψ×
(exp(−jkr)/r)dzdt−∫∫cos k(−z+
1 )cos k(−t+t1 )×(exp(−jkr)/r)
dzdt] ここで,∫∫はt0 からt1 までとz0 からz1 までの
積分を表す。
[Strict expression] Z 00 = (jωμ / 4πsin kd 1 sin kd 2 ) × [∫∫
sin k (−z + z 1 ) sin k (−t + t 1 ) cos ψ ×
(Exp (−jkr) / r) dzdt−∫∫cos k (−z +
z 1 ) cos k (−t + t 1 ) × (exp (−jkr) / r)
dzdt] Here, ∫∫ represents the integration from t 0 to t 1 and z 0 to z 1 .

【0051】〔近似式〕 Z00≒(η/4πsin kd1 sin kd2 )×(1/k
r)×[ sin(kr)[cos ψ[1−cos k(z0 −z
1 )]×[1−cos k(t0 −t1 )]−sin k(z0
−z1 )sin k(t0 −t1 )]+j cos(kr)[co
s ψ[1−cos k(z0 −z1 )]×[1−cos k(t
0 −t1 )]−sin k(z0 −z1 )sin k(t0 −t
1 )]] 図2(B)に示すモノポール(z0 −z1 )20とモノ
ポール(t0 −t1 )21間の相互インピーダンスZ01
は,同様に次のような近似式が利用される。
[Approximate Formula] Z 00 ≈ (η / 4π sin kd 1 sin kd 2 ) × (1 / k
r) × [sin (kr) [cos ψ [1-cos k (z 0 −z
1 )] × [1-cos k (t 0 −t 1 )] − sin k (z 0
−z 1 ) sin k (t 0 −t 1 )] + j cos (kr) [co
s ψ [1-cos k (z 0 −z 1 )] × [1-cos k (t
0 -t 1)] - sin k (z 0 -z 1) sin k (t 0 -t
1 )]] The mutual impedance Z 01 between the monopole (z 0 -z 1 ) 20 and the monopole (t 0 -t 1 ) 21 shown in FIG. 2 (B).
Similarly, the following approximate expression is used.

【0052】〔厳密式〕 Z01=(jωμ/4πsin kd1 sin kd2 )×[∫∫
sin k(−z+z1 )sin k(t−t0 )cos ψ×(ex
p(−jkr)/r)dzdt+∫∫cos k(−z+
1 )cos k(t−t0 )×(exp(−jkr)/r)d
zdt] ここで,∫∫はt0 からt1 までとz0 からz1 までの
積分を表す。
[Strict expression] Z 01 = (jωμ / 4πsin kd 1 sin kd 2 ) × [∫∫
sin k (−z + z 1 ) sin k (t−t 0 ) cos ψ × (ex
p (−jkr) / r) dzdt + ∫∫cos k (−z +
z 1 ) cos k (t−t 0 ) × (exp (−jkr) / r) d
zdt] Here, ∫∫ represents the integration from t 0 to t 1 and from z 0 to z 1 .

【0053】〔近似式〕 Z01≒(η/4πsin kd1 sin kd2 )×(1/k
r)×[ sin(kr)[cos ψ[1−cos k(z0 −z
1 )]×[1−cos k(t1 −t0 )]−sin k(z0
−z1 )sin k(t1 −t0 )]+j cos(kr)[co
s ψ[1−cos k(z0 −z1 )]×[1−cos k(t
1 −t0 )]−sin k(z0 −z1 )sin k(t1 −t
0 )]] 図2(C)に示すモノポール(z0 −z1 )20とモノ
ポール(t0 −t1 )21間の相互インピーダンスZ10
は,同様に次のような近似式が利用される。
[Approximate Expression] Z 01 ≈ (η / 4π sin kd 1 sin kd 2 ) × (1 / k
r) × [sin (kr) [cos ψ [1-cos k (z 0 −z
1 )] × [1-cos k (t 1 −t 0 )] − sin k (z 0
−z 1 ) sin k (t 1 −t 0 )] + j cos (kr) [co
s ψ [1-cos k (z 0 −z 1 )] × [1-cos k (t
1 -t 0)] - sin k (z 0 -z 1) sin k (t 1 -t
0 )]] The mutual impedance Z 10 between the monopole (z 0 -z 1 ) 20 and the monopole (t 0 -t 1 ) 21 shown in FIG. 2 (C).
Similarly, the following approximate expression is used.

【0054】〔厳密式〕 Z10=(jωμ/4πsin kd1 sin kd2 )×[∫∫
sin k(z−z0 )sin k(−t+t1 )cos ψ×(ex
p(−jkr)/r)dzdt−∫∫cos k(z−z0
cos k(−t+t1 )×(exp(−jkr)/r)dzd
t] ここで,∫∫はt0 からt1 までとz0 からz1 までの
積分を表す。
[Strict expression] Z 10 = (jωμ / 4π sin kd 1 sin kd 2 ) × [∫∫
sin k (z−z 0 ) sin k (−t + t 1 ) cos ψ × (ex
p (−jkr) / r) dzdt−∫∫cos k (z−z 0 )
cos k (−t + t 1 ) × (exp (−jkr) / r) dzd
t] Here, ∫∫ represents the integration from t 0 to t 1 and z 0 to z 1 .

【0055】〔近似式〕 Z10≒(η/4πsin kd1 sin kd2 )×(1/k
r)×[ sin(kr)[cos ψ[1−cos k(z1 −z
0 )]×[1−cos k(t0 −t1 )]−sin k(z1
−z0 )sin k(t0 −t1 )]+j cos(kr)[co
s ψ[1−cos k(z1 −z0 )]×[1−cos k(t
0 −t1 )]−sin k(z1 −z0 )sin k(t0 −t
1 )]] 図2(D)に示すモノポール(z0 −z1 )20とモノ
ポール(t0 −t1 )21間の相互インピーダンスZ11
は,同様に次のような近似式が利用される。
[Approximation Formula] Z 10 ≈ (η / 4π sin kd 1 sin kd 2 ) × (1 / k
r) × [sin (kr) [cos ψ [1-cos k (z 1 −z
0 )] × [1-cos k (t 0 −t 1 )] − sin k (z 1
−z 0 ) sin k (t 0 −t 1 )] + j cos (kr) [co
s ψ [1-cos k (z 1 -z 0 )] × [1-cos k (t
0 -t 1)] - sin k (z 1 -z 0) sin k (t 0 -t
1 )]] The mutual impedance Z 11 between the monopole (z 0 -z 1 ) 20 and the monopole (t 0 -t 1 ) 21 shown in FIG. 2 (D).
Similarly, the following approximate expression is used.

【0056】〔厳密式〕 Z11=(jωμ/4πsin kd1 sin kd2 )×[∫∫
sin k(z−z0 )sin k(t−t0 )cos ψ×(exp
(−jkr)/r)dzdt−∫∫cos k(z−z0 )c
os k(t−t0 )×(exp(−jkr)/r)dzd
t] ここで,∫∫はt0 からt1 までとz0 からz1 までの
積分を表す。
[Strict expression] Z 11 = (jωμ / 4πsin kd 1 sin kd 2 ) × [∫∫
sin k (z−z 0 ) sin k (t−t 0 ) cos ψ × (exp
(−jkr) / r) dzdt−∫∫cos k (z−z 0 ) c
os k (t−t 0 ) × (exp (−jkr) / r) dzd
t] Here, ∫∫ represents the integration from t 0 to t 1 and z 0 to z 1 .

【0057】〔近似式〕 Z11≒(η/4πsin kd1 sin kd2 )×(1/k
r)×[ sin(kr)[cos ψ[1−cos k(z1 −z
0 )]×[1−cos k(t1 −t0 )]−sin k(z1
−z0 )sin k(t1 −t0 )]+j cos(kr)[co
s ψ[1−cos k(z1 −z0 )]×[1−cos k(t
1 −t0 )]−sin k(z1 −z0 )sin k(t1 −t
0 )]] 以上の式中,ηは(μ0 /ε0 1/2 である。
[Approximate Expression] Z 11 ≈ (η / 4π sin kd 1 sin kd 2 ) × (1 / k
r) × [sin (kr) [cos ψ [1-cos k (z 1 −z
0 )] × [1-cos k (t 1 −t 0 )] − sin k (z 1
−z 0 ) sin k (t 1 −t 0 )] + j cos (kr) [co
s ψ [1-cos k (z 1 -z 0 )] × [1-cos k (t
1 −t 0 )] − sin k (z 1 −z 0 ) sin k (t 1 −t
0 )]] In the above equation, η is (μ 0 / ε 0 ) 1/2 .

【0058】図5に示すようなダイポールのモデルにつ
いて,通常計算と従来の高精度計算(多倍精度実数また
は多倍長整数)と本発明で提案した近似式を用いた計算
により算出した結果を,それぞれ図6,図7,図8に示
す。この計算結果は,周波数を30MHz,すなわちλ
=10mとした場合の計算例である。モノポール20,
21の長さは,どちらも0.0001mとした。2つの
金属ワイヤダイポールm,n間の相互インピーダンスZ
mnは,Z00+Z01+Z10+Z11である。
For the dipole model as shown in FIG. 5, the results calculated by normal calculation and conventional high-precision calculation (multiple precision real number or multiple precision integer) and the calculation using the approximation formula proposed by the present invention are shown. , FIG. 6, FIG. 7, and FIG. 8, respectively. This calculation result shows that the frequency is 30MHz, that is, λ
It is a calculation example when = 10 m. Monopole 20,
The length of 21 was 0.0001 m in both cases. Mutual impedance Z between two metal wire dipoles m and n
mn is a Z 00 + Z 01 + Z 10 + Z 11.

【0059】従来の厳密式を用いた倍精度実数による通
常計算の計算結果は,図6に示すとおりであった。ま
た,図6に示す計算に要した時間は6秒であった。rが
0.05m以上では,桁落ちが発生し,精度が劣化し
た。
FIG. 6 shows the calculation result of the normal calculation by the double precision real number using the conventional exact formula. The time required for the calculation shown in FIG. 6 was 6 seconds. When r was 0.05 m or more, digit loss occurred and the accuracy deteriorated.

【0060】また,従来の厳密式を用いた固定小数点の
多倍長整数を用いた高精度計算による計算結果は,図7
に示すとおりであった。精度はよいが,計算に要した時
間は,380秒であった。
Further, the calculation result by the high-precision calculation using the fixed-point multiple-precision integer using the conventional exact formula is shown in FIG.
It was as shown in. The accuracy was good, but the time required for the calculation was 380 seconds.

【0061】これに対し,距離rが0.001m以上の
ものに先に述べた近似式を用いて計算した結果は,図8
に示すとおりであった。指数積分を用いないので,桁落
ちなどによる精度の劣化はなく,また計算時間が4秒と
かなりの改善が見られた。
On the other hand, when the distance r is 0.001 m or more, the result calculated by using the above-mentioned approximate expression is as shown in FIG.
It was as shown in. Since exponential integration is not used, there is no deterioration in precision due to precision loss, and the calculation time was 4 seconds, showing a considerable improvement.

【0062】なお,本発明は,電気回路装置のすべての
部分にモーメント法を用いる場合だけではなく,一部に
のみモーメント法を用いる場合にも適用できることは言
うまでもない。
Needless to say, the present invention can be applied not only when the moment method is used for all parts of the electric circuit device, but also when the moment method is used for only part of the electric circuit device.

【0063】[0063]

【発明の効果】以上説明したように,本発明によれば,
モーメント法に基づいて電気回路装置の放射する電磁界
強度を算出するにあって,要素の電気長が短く遠距離に
あるという相互インピーダンスの算出対象の特性に基づ
いて得られた相互インピーダンスの所定の近似式に基づ
いて相互インピーダンスを算出することにより,電気回
路装置の放射する電磁界強度を高速かつ高精度に算出で
きるようになる。
As described above, according to the present invention,
In calculating the electromagnetic field intensity radiated by an electric circuit device based on the method of moments, a predetermined mutual impedance obtained based on the characteristic of the mutual impedance calculation target that the electric length of the element is short and at a long distance is calculated. By calculating the mutual impedance based on the approximate expression, the electromagnetic field intensity radiated by the electric circuit device can be calculated at high speed and with high accuracy.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の原理構成図である。FIG. 1 is a principle configuration diagram of the present invention.

【図2】本発明の実行する処理フローの一実施例であ
る。
FIG. 2 is an example of a processing flow executed by the present invention.

【図3】本発明の一実施例の処理フローチャートであ
る。
FIG. 3 is a processing flowchart of an embodiment of the present invention.

【図4】本発明の一実施例の処理フローチャートであ
る。
FIG. 4 is a processing flowchart of an embodiment of the present invention.

【図5】2つのダイポール間の相互インピーダンスの計
算例説明図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating a calculation example of a mutual impedance between two dipoles.

【図6】図5に示すモデルの従来の通常計算による計算
結果の例を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing an example of a calculation result by a conventional normal calculation of the model shown in FIG.

【図7】図5に示すモデルの従来の高精度計算による計
算結果の例を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing an example of calculation results obtained by conventional high-precision calculation of the model shown in FIG.

【図8】図5に示すモデルの本発明を適用した近似計算
による計算結果の例を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing an example of calculation results obtained by approximation calculation of the model shown in FIG. 5 to which the present invention is applied.

【図9】微小ループアンテナ近似法の説明図である。FIG. 9 is an explanatory diagram of a small loop antenna approximation method.

【図10】分布定数線路近似法の説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram of a distributed constant line approximation method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 処理装置(CPU/メモリ) 10 データ入力部 11 算出法選択部 12 第1の計算処理部 13 第2の計算処理部 14 電流計算部 15 電界磁界計算部 1 Processing Device (CPU / Memory) 10 Data Input Section 11 Calculation Method Selection Section 12 First Calculation Processing Section 13 Second Calculation Processing Section 14 Current Calculation Section 15 Electric Field and Magnetic Field Calculation Section

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 モーメント法を用いて電気回路装置が放
射する電磁界強度を算出する電磁界強度算出装置におい
て,解析対象となる電気回路装置の構造情報を入力する
データ入力手段と,モーメント法の連立方程式を構成す
る相互インピーダンスを計算する際に,要素の電気長が
短く遠距離にあるという相互インピーダンスの算出対象
の特性に基づいて得られた相互インピーダンスの所定の
近似式に基づいて相互インピーダンスを算出する第1の
計算処理手段と,相互インピーダンスの算出対象が要素
の電気長が短く遠距離にあるという条件を満たさない場
合に,上記近似式を用いない通常の式により相互インピ
ーダンスを算出する第2の計算処理手段と,相互インピ
ーダンスの算出対象となる要素の電気長と要素間距離と
に基づいて前記第1の計算処理手段を用いるか前記第2
の計算処理手段を用いるかを選択する算出法選択手段
と,算出された相互インピーダンスを用いてモーメント
法の連立方程式を構成し,各要素に流れる電流を計算す
る電流計算部と,算出された電流値を基に電磁界強度を
計算する電界磁界計算部とを備えたことを特徴とする電
磁界強度算出装置。
1. An electromagnetic field intensity calculation device for calculating the electromagnetic field intensity radiated by an electric circuit device using the method of moments, comprising: data input means for inputting structural information of an electric circuit device to be analyzed; When calculating the mutual impedance that forms the simultaneous equations, the mutual impedance is calculated based on the predetermined approximate expression of the mutual impedance obtained based on the characteristic of the mutual impedance calculation target that the electrical length of the element is short and at a long distance. A first calculation processing means for calculating, and a mutual impedance is calculated by an ordinary formula that does not use the above approximation formula when the condition that the target of the mutual impedance calculation has a short electrical length of the element and a long distance is not satisfied. The first calculation unit based on the second calculation processing unit and the electrical length and the inter-element distance of the element for which the mutual impedance is calculated. Whether the calculation processing means of
The calculation method selecting means for selecting whether to use the calculation processing means, the simultaneous calculation equation of the moment method using the calculated mutual impedance, and the current calculation unit for calculating the current flowing through each element, and the calculated current An electromagnetic field strength calculation device comprising: an electric field magnetic field calculation unit that calculates an electromagnetic field strength based on a value.
【請求項2】 請求項1記載の電磁界強度算出装置にお
いて,前記第1の計算処理手段における相互インピーダ
ンスの算出に用いる近似式は,exp(−jkr)/r
の計算要素(ただし,j=(−1)1/2 ,kは波数,r
はモノポール間の距離)をモノポールの積分区間におい
て一定とみなして積分の外に出した式から得られる近似
式であることを特徴とする電磁界強度算出装置。
2. The electromagnetic field intensity calculation device according to claim 1, wherein the approximate expression used for calculating the mutual impedance in the first calculation processing means is exp (-jkr) / r.
(Where j = (− 1) 1/2 , k is the wave number, r
Is an approximate expression obtained from an equation that is taken out of the integral by regarding the distance between monopoles) as constant in the integration interval of the monopole.
【請求項3】 請求項1記載の電磁界強度算出装置にお
いて,前記第1の計算処理手段における相互インピーダ
ンスの算出に用いる近似式は,第1のモノポールと第2
のモノポールの相互インピーダンスをZ00,第1のモノ
ポールの長さをd1 =|z1 −z0 |(ただしz1 で電
流分布が0,z0 で電流分布が1),第2のモノポール
の長さをd2 =|t1 −t0 |(ただしt1 で電流分布
が0,t0 で電流分布が1),距離をr,波数をk,第
1のモノポールと第2のモノポール間の角をψとしたと
き,モノポール長d1 ,d2 が波長に対して充分に小さ
く,かつ距離rがモノポール長d1 ,d2 に対して充分
に大きいことを条件として, Z00=(η/4πsin kd1 sin kd2 )×(1/k
r)×[ sin(kr)[cos ψ[1−cos k(z0 −z
1 )][1−cos k(t0 −t1 )]−sin k(z0
1 )sin k(t0 −t1 )]+j cos(kr)[cos
ψ[1−cos k(z0 −z1 )][1−cos k(t0
1 )]−sin k(z0 −z1 )sin k(t0
1 )]] (ここでη=(μ0 /ε0 1/2 ,μ0 :真空の透磁
率,ε0 :真空の誘電率)である式を含むことを特徴と
する電磁界強度算出装置。
3. The electromagnetic field strength calculating device according to claim 1, wherein the approximate expression used for calculating the mutual impedance in the first calculation processing means is a first monopole and a second monopole.
Monopole mutual impedance Z 00, a first monopole length d 1 = | z 1 -z 0 | ( provided that z 1 in the current distribution is 0, z 0 in the current distribution is 1), second The length of the monopole of d 2 = | t 1 −t 0 | (where the current distribution is 0 at t 1 and the current distribution is 1 at t 0 ), the distance is r, the wave number is k, and the first monopole is When the angle between the second monopoles is ψ, the monopole lengths d 1 and d 2 are sufficiently small with respect to the wavelength, and the distance r is sufficiently large with respect to the monopole lengths d 1 and d 2 . Z 00 = (η / 4πsin kd 1 sin kd 2 ) × (1 / k
r) × [sin (kr) [cos ψ [1-cos k (z 0 −z
1)] [1-cos k (t 0 -t 1)] - sin k (z 0 -
z 1 ) sin k (t 0 −t 1 )] + j cos (kr) [cos
ψ [1-cos k (z 0 −z 1 )] [1-cos k (t 0
t 1 )] − sin k (z 0 −z 1 ) sin k (t 0
t 1 )]] (where η = (μ 0 / ε 0 ) 1/2 , μ 0 : vacuum permeability, ε 0 : vacuum permittivity) Calculator.
【請求項4】 請求項1,請求項2または請求項3記載
の電磁界強度算出装置において,前記算出法選択手段
は,モノポールの要素長が略0.05λ(λは波長)以
下で,かつ距離が要素長の略10倍以上の場合に,前記
第1の計算処理手段を選択して相互インピーダンスの計
算を行わせることを特徴とする電磁界強度算出装置。
4. The electromagnetic field intensity calculation device according to claim 1, claim 2, or claim 3, wherein the calculation method selection means has a monopole element length of approximately 0.05λ (λ is a wavelength) or less, An electromagnetic field strength calculation device, wherein when the distance is approximately 10 times or more the element length, the first calculation processing means is selected to calculate the mutual impedance.
JP10493495A 1995-04-28 1995-04-28 Calculation device of intensity of electromagnetic field Withdrawn JPH08304493A (en)

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DE19654995A DE19654995B4 (en) 1995-04-28 1996-04-26 Electromagnetic field strength calculation device - includes calculation unit for electric current distribution to obtain electric earthing current distribution of earthing layer
DE19616772A DE19616772A1 (en) 1995-04-28 1996-04-26 Electromagnetic field strength calculation device
US09/017,667 US6182023B1 (en) 1995-04-28 1998-02-03 Electromagnetic field intensity computing device
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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US6285973B1 (en) 1997-11-26 2001-09-04 Fujitsu Limited Apparatus for, and method of, calculating electromagnetic field strength and medium for recording program to achieve the method
DE19826236B4 (en) * 1997-11-26 2007-09-20 Fujitsu Ltd., Kawasaki Apparatus and method for calculating the electromagnetic field strength

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