例題６平面アンテナ

本例題について

誘電体基板上に形成した平面アンテナのアンテナ特性を解析した事例を示します。
アンテナの入力ポートにおける反射損失特性（S₁₁)を解析結果として確認することができます。
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。
フィールドデータの出力をOFFにしています。
フィールドデータの出力をOFFにすると結果ファイルの容量を節約できます。
「計算時間の短縮方法」
Femtetのバージョンや環境により結果が多少ことなります。

解析モデルダウンロード

プロジェクトファイルをダウンロード（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。）

解析空間

項目	条件
解析空間	3次元
モデル単位	mm

解析条件

項目	条件
ソルバ	電磁波解析[Hertz]
解析の種類	調和解析
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(*)

* 本例題では反射特性のみ知りたいので、フィールドデータは不要のため出力しないを選択しています。
フィールドデータを出力しないので結果ファイルの容量を節約できます。

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。

タブ設定	設定項目	条件
メッシュ	要素の種類	２次要素
	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
	周波数依存メッシュの設定	参照周波数：5[GHz] 表皮厚みより厚い導体ボディを境界条件とするをチェック本例題では導体のソリッドボディはありませんので、上の周波数依存メッシュの設定のチェックの有無は解析には影響しません。
調和解析	スイープタイプ	等間隔分割数をチェック
	スイープ値	最小　1×109[Hz] 最大　10×109[Hz] 分割数：　200
	スイープの設定	高速スイープを選択 Sパラ変化量：　1×10-3
	入力	1.0[W]
開放境界	種類	吸収境界
開放境界	吸収境界の次元	1次

モデル図

円板上の基板（sub）の表面にシートボディでアンテナパターン（METAL)を構成し、それを覆うように半球形状の

空気部（AIR)を定義しています。空気部の球面上には開放境界（OPEN)、アンテナの給電部には転写用ボディを

定義し、入出力ポートの境界条件を設定しています。また、基板(sub)の裏面には外部境界条件の電気壁を

設定しています。

ボディ属性および材料定数の設定

Body 属性として、電極（METALボディ）の厚みを入力することができますが、電極の厚みは解析に影響を与えません。
（関連情報：解析条件、電磁波解析タブ、面（辺）電極の厚みの影響を考慮する）

ボディ No./ボディタイプ	ボディ属性名	材料名
0/Solid	AIR	000_空気※
1/Sheet	METAL	003_銀Ag※
2/Solid	sub	006_ガラスエポキシ※
3/Sheet	METAL	003_銀Ag※
4/Sheet	転写用ボディ

※材料データベースを利用

境界条件

基板（sub）の裏面および周囲にはグランド電極として外部境界条件の電気壁を設定しています。

境界条件名/トポロジ	タブ	境界条件の種類	条件
PORT/Face	電気	入出力ポート	積分路： Path1を設定基準インピーダンス：指定する、５０Ω 　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：自動モードの選択：チェックしない
OPEN/FACE	電気	開放境界	解析条件の開放境界タブにて設定
外部境界条件	電気	電気壁

解析結果

パッチアンテナ給電部における反射特性（Sパラメータ）の解析結果を示します。

約5.6GHzにおいて整合が取れている事が分かります。

結果図１.反射特性グラフ

表示方法
[結果表示]タブのの[特性値チャートの表示]の右横の▼を押下し、[S(Y)パラメータグラフ]を選択します。

アンテナの5.59[GHｚ]での放射電力指向性、効率の解析方法を示します。
「指向性」コマンドを実行し、指向性計算ダイアログを表示し、「簡易モード」電磁波指向性計算タブを選択し、次のように設定し、「グラフ、効率表示」ボタンを押すと、指向性グラフ（結果図２）の表示と、効率などの表（結果表１）が表示されます。

指向性計算ダイアログ、「簡易モード」電磁波指向性計算タブの設定

周波数	5.59GHｚ

	☑ＸＹ平面
取得平面	☑ＹＺ平面
	☑ＺＸ平面
	分割　１０[deg]

偏波	☑水平
	☑垂直
	□円偏波（ＲＨＣＰ）
	□円偏波（ＬＨＣＰ）

対称モデル設定	ＸＹ面（Z軸垂直）	無限グランド面（※）
	ＹＺ面（X軸垂直）	対称性なし
	ＺＸ面（Y軸垂直）	対称性なし

※グランド面が無限に広いという扱いを仮定しています。

　　　　　　　　　　　　結果図２．指向性グラフ　グラフの軸は、見やすいように調整しています。そのため非常に小さな値は表示されていません。

結果表１．効率、放射利得の結果テーブル
	Total	効率	-2.33	[dB]
	Total	効率	6e+01	[%]
XY平面[dBi]	水平偏波／5.5900GHｚ	最大値	-318	[dBi]
XY平面[dBi]	水平偏波／5.5900GHｚ	平均値	-321	[dBi]
XY平面[dBi]	垂直偏波／5.5900GHｚ	最大値	1.74	[dBi]
XY平面[dBi]	垂直偏波／5.5900GHｚ	平均値	-1.4	[dBi]
YZ平面[dBi]	水平偏波／5.5900GHｚ	最大値	4.11	[dBi]
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表示方法
[結果表示]タブのの[特性値チャートの表示]の右横の▼を押下し、サブメニューから[指向性](グラフ)を選択します。
詳細は「[簡易モード]電磁波指向性計算」を参照してください。

例題６ 平面アンテナ