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E 面 T 分岐導波管の電磁界解析

概 要

レーダー等の信号処理に用いられる T 字型の導波管に対して、それぞれのポートから入力された電磁波がどのような分布になるか、有限要素法による解析を行いました。
また、解析結果から散乱行列を求めました。

      解析モジュール:Photo-Wavejω

図 1-1. 概要図

解析条件

図 2-1 のような E 面 T 分岐導波管に 3 つのポートを設定します。ポート面にはインピーダンス境界条件を設定し、反射が起こらないようにします。
対称性から 1/2 モデルで作成するので XY 平面上は自然境界、それ以外の側面には対称境界条件を付します。
入力波形は TE10 モードとし、電場の最大値は表 2-2 に従います。

      周波数:3.00 GHz

図 2-1. メッシュ分割図
表 2-1. 物性値

表 2-2. 各ポートに入力する電場の最大値

解析結果

図 3-1. パターン A 電場 [V/m] 実部

図 3-2. パターン A 磁束密度 [T] 虚部

図 3-3. パターン A ポインティングベクトル [W/m2]

図 3-4. パターン B 電場 [V/m] 実部

図 3-5. パターン B 磁束密度 [T] 虚部

図 3-6. パターン B ポインティングベクトル [W/m2]
表 3-1. 各ポートの電力 [W]

表 3-2. パターン A で求めた散乱行列

表 3-3. パターン B で求めた散乱行列

E 面 T 分岐導波管は可逆回路とみなせるので、理論上 Sij=Sji となります。
計算で求められた S31 と S13 の絶対値はそれぞれ 0.644 と 0.631 であり、その誤差は 2.0% でした。