微小ダイポールアンテナの電磁界

本例題について

• 微小ダイポールアンテナの解析例を示します。

• 得られた電磁界を理論式で求めた値と比較します。

• 表に記載されていない条件は初期設定の条件を使用します。

解析条件

調和解析および開放境界の設定を以下のように行っています。

モデル図

　　　　　　　　　　モデル全体図　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　アンテナ部分の拡大図

ボディ属性および材料定数の設定

※材料データベースを利用

※※材料PECは、次のように設定しています。

境界条件

メッシュ/解析の設定

解析結果

得られた電界分布をXZ面で見てみましょう。ポートの電界Z成分が最大となる位相２７０度

の電界分布が次の図です。アンテナ近くに注目すると、電界が、下側（Z負側）の

PECから上側（Z正側）のPECに向いていることがわかります。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　電界分布　XZ面　位相270度

得られた磁界分布をXZ面で見てみましょう。下向き電流が最大となる位相0度

の時の瞬間における磁界Y成分の分布です。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　磁界Y成分分布　XZ面　位相０度

次に理論値との比較を行います。理論計算式は次のとおりです。

ｊ：虚数単位

I  ：電流値。電流ポートは位相０の時、上向き（ポートの積分路の方向）に流れるので、I=1[A]として計算します。

R ：観測点までの距離

k ：波数。

ｌ：ダイポールの長さ.　PECの中心の距離、3[mm]としました。

ε  ：真空中の誘電率。

上式を用いてEθを計算し、解析結果と比較を行います。解析結果は、X軸上の電界Z成分を使いました。位相０が実部、位相２７０が虚部に相当します。

理論計算で電界のZ成分を得るには、Eθに-1をかけます。理論値とFemteteの計算値がよく一致していることが、グラフからわかります。ただし、X座標の

小さな場所つまりアンテナ近傍では少しずれていて、精度がよくないようです。

同様に磁界Y成分を比較して見ます。解析結果は、X軸上の磁界Y成分を使います。X軸上ではHφをHyとみなすことができます。グラフを作成すると、

Femtetの結果と理論値がよくあっていることがわかります。

周辺電磁界の機能を使うと、解析した領域の外の電界強度を求めることができますので、理論値と比較してみましょう。

上と同様、X軸上での比較を考えるにします。周辺電磁界で出力される電界の単位はdBμV/mなので、それにあわせます。

理論計算で得られたした｜Eθ|は、x軸上では｜E|と同じですので、次式で計算できます。

E'[dBμV/m]　= 20・log(1000000・|Eθ|/√2)

グラフを見ると、解析領域の外側（1.0<x<3.0)で理論値とよく一致しているが、解析領域内では異なることがわかります。

[参考文献]

アンテナ工学ハンドブック　電子情報通信学会編　オーム社