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電磁界 有限要素法 周波数応答

マイクロストリップラインの電磁界解析事例

マイクロ波領域で回路、部品などを接続するには、一般的にマイクロストリップラインが使用されます。
マイクロストリップラインは、図1のように、プリント基板上の片面がグランドパターン、上面が信号ラインとなっています。
マイクロストリップラインは、その構造上、電界、磁界がプリント基板内の誘電体と上側の空気の両方の領域に広がっているため、その伝搬状態を計算することは、非常に複雑でむずかしくなります。

マイクロストリップラインの基本形

図1:マイクロストリップラインの基本形

今回は左図のような基本的なマイクロストリップラインのモデルを想定しF-WAVEで電磁界解析を行ないました。
各部材の厚さは一定ですが、その他の寸法は、マイクロ波信号の波長により調整しました。マイクロ波の周波数は、1GHz、10GHz、20GHz、40GHzで解析しました。

マイクロストリップラインの解析モデル

図2:解析モデル

各周波数に於ける電界分布コンター図は以下の通りです。

マイクロストリップライン 電界分布コンター図1

基板の電極側
マイクロストリップライン 電界分布コンター図2

基板のグランドパターン側
図3:電界分布コンター図/10 GHz(単位:V/m)
マイクロストリップライン 電界分布コンター図3

基板の電極側
マイクロストリップライン 電界分布コンター図4

基板のグランドパターン側
図4:電界分布コンター図/20 GHz(単位:V/m)
マイクロストリップライン 電界分布コンター図5

基板の電極側
マイクロストリップライン 電界分布コンター図6

基板のグランドパターン側
図5:電界分布コンター図/40 GHz(単位:V/m)

F-WAVEでは、以上のような電界分布コンター図の他に、伝搬定数、損失などを算出することができます。

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