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例題２ 非可逆素子
本例題について
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３つの入出力ポートを有する方形導波管と円柱形状のフェライトを用いて構成された非可逆素子の解析事例を示します。
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非可逆素子の入出力特性（Sパラメータ）を解析結果として確認することができます。
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表に記載されていない条件はデフォルトの条件を使用します。
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プロジェクトファイルを取得（右クリックし、名前を付けてリンク先を保存してください。）
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Femtetのバージョンや環境により結果が多少ことなります。
解析空間
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項目 |
条件 |
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解析空間 |
3次元 |
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モデル単位 |
mm |
解析条件
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項目 |
条件 |
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電磁波解析[Hertz] |
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解析の種類 |
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解析オプション |
出力するフィールドデータの指定：出力しない |
調和解析の設定を以下のように行っています。
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タブ設定 |
設定項目 |
条件 |
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要素の種類 |
２次要素 |
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アダプティブ法 |
アダプティブメッシュを使用するをチェック |
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周波数依存メッシュの設定 |
参照周波数：10×109[Hz]
本例題のモデルでは導体ボディは用いられていませんので 上記設定としています。 |
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調和解析 |
スイープタイプ |
等間隔 分割数 をチェック |
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スイープ値 |
最小 0.8×1010[Hz] 最大 1.2×1010[Hz] 分割数： 20 |
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スイープの設定 |
逐次スイープを選択 |
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入力 |
1.0[W] |
モデル図
Y字型の方形導波管のソリッドボディはボディの回転複製とブーリアン演算の和を利用して作成しています。
3つの入出力ポート面には境界条件として入出力ポートを設定しています。
入出力ポート以外の方形導波管の壁面には外部境界条件の電気壁を設定することで導波管としています。
ボディ属性および材料定数の設定
フェライトのみメッシュサイズとして１を設定しています。
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ボディ No./ボディタイプ |
ボディ属性名 |
材料名 |
メッシュサイズ |
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3/Solid |
Air |
000_空気※ |
1 |
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4/Solid |
Ferrite |
Ferrite |
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※材料データベースを利用
フェライト（Ferrite）に印加する静磁界をボディ属性で設定しています。
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ボディ属性名 |
タブ |
材料名 |
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Ferrite |
静磁界 |
1.00×104[A/m] |
材料Ferriteの材料定数は以下のように設定しています。
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材料名 |
タブ |
定数 |
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Ferrite |
誘電率 |
比誘電率： 11 誘電正接：0.0015 |
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透磁率 |
テンソル透磁率を使うをチェック |
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磁石 |
磁化の強さ： 1.3×10-1
フェライトの物性： ΔH： 7.958×103 [A/m] g係数： 2.0×100 |
（※）磁石の特性は参考文献の値を使わせていただきました。多結晶フェライト（Mg・Mn・Al系）の飽和磁化1300[Gauss]、磁気共鳴半値幅 100[Oe]、
比誘電率１１、誘電正接=0.0015。 1300[Gauss] = 0.13[T]. 100[Oe] = 7958[A/m]。
参考文献：マイクロ波回路の基礎とその応用 第６章フェライトを用いた回路 小西良弘著 総合電子出版社
境界条件
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境界条件名/トポロジ |
タブ |
境界条件の種類 |
条件 |
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PORT1/Face |
電気 |
入出力ポート |
基準インピーダンス： をチェック モード数： 導波路の計算で求めるモード数： 5 実際に３次元解析で使用するモード数： 1 モードの選択：チェックしない |
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PORT2/Face |
電気 |
入出力ポート |
PORT1と同じ |
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PORT3/Face |
電気 |
入出力ポート |
PORT1と同じ |
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外部境界条件 |
電気 |
電気壁 |
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導体面の処理について補足：
Airの外部境界（境界条件が未設定で外部と接している境界）には外部境界条件として電気壁が設定され、完全導体面として
扱われます。
解析結果
非可逆素子のPORT1とPORT2間の入出力特性（Sパラメータ）の解析結果を示します。
10GHz前後においてPORT1とPORT2の間でアイソレーション特性が見られることが分かります。