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連載 答えは空中にあり!基板&アンテナの電波シミュレーション

電界と磁界によるエネルギが空中を伝わっていくようすをアニメーションで見ることができます!

 

●直線状のマイクロストリップ線路のまわりを移動する電界のようすをアニメーションで見ることができます(トランジスタ技術2018年6月号 p183).


 図2 直線状のマイクロストリップ線路のまわりを移動する電界のようす (S-NAP Wireless Suite によるシミュレーション, 50.5MHz)



●直角線路に信号を加えると定在波が立ち,基板の一部がアンテナのようにふるまって電界が波紋のように広がるようすをアニメーションで見ることができます(トランジスタ技術2018年6月号 p185).


 図6 直角線路に信号を加えると定在波が立ち,基板の一部がアンテナのようにふるまって電界が波紋のように広がるようす (S-NAP Wireless Suite によるシミュレーション, 1.5GHz)

 途中が急峻に曲がっている線路に信号を加えると,曲線部分の電磁界の分布が不均一になるため,反射が発生して定在波が立ちます.基板の一部がアンテナのようにふるまい共振して電磁波が空間に放射されます.空間に波紋のように電界が広がるようすが,これでよくわかります.




●平行2線(レッヘル線)のまわりの電界のようすをアニメーションで見ることができます(トランジスタ技術2018年7月号 p136).



図3(b) 長さ100mm,間隔10mmの平行2線(レッヘル線)まわりの電界強度をカラースケール表示している(100MHz).周波数が100MHzとやや高いが,波長3mに比べて線間が十分短い場合,強い電界はレッヘル線の近傍に集中している.




図3(c) 長さ100mm,間隔10mmの平行2線(レッヘル線)まわりの電界強度をカラースケール表示している(1GHz).波長300mmに対して,線長,間隔が近づくと放射が発生していることがわかる.




図4(b) 平行線を含む面で表示した電界強度の分布(100MHz).図3(b)では放射が認められないので,線路に沿った電界も,やはり空間には広がっていないことがわかる.




図4(c) 平行線を含む面で表示した電界強度の分布(1GHz).図3(c)では放射が認められており,線路に沿った電界も,やはり空間に強弱の波紋が広がっている.




●RFIDタグのまわりの磁界のようすをアニメーションで見ることができます(トランジスタ技術2018年8月号 p175).



図4 リーダ/ライタ(下)とタグ(上)を20cm離したときの磁界強度分布.リーダ/ライタで発生した磁気エネルギがタグに移るようす



●UHF帯タグ・アンテナまわりの電界のようすをアニメーションで見ることができます(トランジスタ技術2018年8月号 p179)




図15 
UHF帯タグ・アンテナから放射されている電界強度分布のようす.X方向の電界は途中で弱まり,Y方向,Z方向は先まで広がっていることがわかる.


図15のアンテナの配置(拡大)




●アンテナから放射されている電界強度分布のようすをアニメーションで見ることができます(トランジスタ技術2018年9月号 p158).


2 半波長ダイポール・アンテナからの放射を電磁界シミュレーションした結果.エレメント長:45.8cm,共振周波数:315MHz




●アンテナから放射されている電界強度分布のようすをアニメーションで見ることができます(トランジスタ技術2018年9月号 p159).



3 モノポール・アンテナのからの放射を電磁界シミュレーションした結果で,電界強度をカラースケールで表している.グラウンド面は2m×2mでエレメントに対して直交しているが,電磁波の一部は下面にも回り込んでいる.




●アンテナから放射されている電界強度分布のようすをアニメーションで見ることができます(トランジスタ技術2018年9月号 p159).



図5 モノポール・エレメントをIoT機器やワイヤレス端末のベタグラウンドに給電したときの電界強度.グラウンド縁の長さが1/4波長に近ければダイポール・アンテナに近い放射が得られる.エレメント長:22.9cm,グラウンド基板:8cm×23cm



●アンテナから放射されている電界強度分布のようすをアニメーションで見ることができます(トランジスタ技術2018年10月号 p170).




図4 パッチ・アンテナの中央付近を通る断面上の電界強度分布(電磁界シミュレータS-NAP Wireless Suiteを使用).アニメーションで観察すると,これらの位置を波源にして,主に天頂方向へ電磁波が広がっている様子がわかる(周波数4.07GHz).磁界も伴って広がることに注意

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