例題38

過渡解析によるTDR解析

タブ設定	設定項目	条件
メッシュ	標準メッシュサイズ	0.5 [mm]*1
メッシュ	周波数依存メッシュの設定	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入力波形から参照周波数を自動決定するをチェック
過渡解析	入力波形	Inpulseモデル波形の種類：インパルス波パルス幅：60.0×10-12 [s] Stepモデル*2：波形の種類：パルス波立ち上がり時間：30.0×10-12 [s] 継続時間：1.0×10-9 [s] パルス間隔：60.0×10-12 [s]
過渡解析	解析終了時刻	1.0×10-9 [s]

*1 伝送線路全体にわたって細かいメッシュが必要となるため、標準メッシュサイズを小さく設定しています。

*2 Stepモデルではステップ波形を再現するために、パルス波におけるパルス継続時間を解析終了時刻と同じ値にしています。

２種類の誘電率が異なる絶縁体を同軸ケーブルとして接続しています。同軸ケーブルの内側と外側には外部境界条件である電気壁が適用されます。

MAT1はインピーダンスがおよそ50[Ω]、MAT2はインピーダンスがおよそ30[Ω]となるよう比誘電率が設定されています。

境界条件名/トポロジー	タブ	境界条件の種類	条件
PORT1/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：指定するをチェック 50 Ω
PORT2/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：指定するをチェック 50 Ω
外部境界条件	電気	電気壁

電磁波解析（時間領域）の結果テーブルからポートにおける入力/出力の電圧とTDRが確認できます。

InpulseモデルにおけるPORT１での入力電圧と出力電圧は図１のようになります。

　　　図１：PORT1から入力したときのPORT１における入力/出力電圧

1[V]の入力波に対して230[ps]あたりで-0.247 [V]の反射波が返ってきています。入力波のピークは30[ps]にあるため、PORT1から入力された電磁波は

インピーダンス不整合部分（MAT1とMAT2の境目）で反射されPORT1に200[ps]かけて返ってきたことになります。

これらの値は以下のように見積もることができ、解析の正しさを確認することもできます。

PORT1から不整合部分で反射して返ってくるまでの往復の距離は60mm、MAT1における電磁波の伝搬速度は3.0×108[m/s] であるため
反射波が返ってくる時間は60mm/3.0×108[m/s] = 200[ps]
PORT1における特性インピーダンスはおよそ50[Ω]、MAT2が設定されている同軸ケーブルの特性インピーダンスはおよそ30[Ω]であるため
反射率は (30 – 50) / (30 + 50) = -0.25となり、1Vの入射に対する反射波は-0.25V

MAT２が設定されている同軸ケーブルの特性インピーダンスが30[Ω]となることは結果テーブルのTDR（図２）から確認できます。

図２：　InpulseモデルにおけるPORT１のTDR

Stepモデルにおいても同様の結果となります。パルス波で設定したステップ波はインパルス波よりも立ち上がりが急であるため、Inpulseモデルよりも

早いTDRの変化となることが図３より確認できます。

図３：StepモデルにおけるPORT１のTDR