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JP6127673B2 - Simulation apparatus and simulation method - Google Patents
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JP6127673B2 - Simulation apparatus and simulation method - Google Patents

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開示される実施の形態はシミュレーション装置及びシミュレーション方法等に関連する。   The disclosed embodiment relates to a simulation apparatus, a simulation method, and the like.

携帯電話等の無線通信装置のアンテナを設計する場合、電磁界シミュレーション(混乱のおそれがなければ単に「シミュレーション」という)を行うことで、アンテナの性能が評価される。アンテナの性能は、例えば、整合性、送信又は受信におけるアンテナの効率(又は利得)等を含むがこれらに限定されない。アンテナに関連するものではないが、従来のシミュレーション方法の一例が特許文献1に記載されている。   When designing an antenna of a wireless communication apparatus such as a mobile phone, the antenna performance is evaluated by performing an electromagnetic field simulation (simply called “simulation” if there is no risk of confusion). Antenna performance includes, but is not limited to, for example, consistency, antenna efficiency (or gain) in transmission or reception, and the like. Although not related to an antenna, an example of a conventional simulation method is described in Patent Document 1.

電磁界シミュレーションは様々な方法で実行されてよいが、典型的には、時間領域有限差分(Finite Difference Time Domain:FDTD)法や有限積分(Finite Integration:FI)法等が使用されている。FDTD法は、空間をYeeセル又はYee格子と呼ばれる微小体積部分に細分化し、マックスウェル方程式を離散化又は差分化することで、時間領域で解を逐次的に求める。   The electromagnetic field simulation may be executed by various methods, but typically, a time domain finite difference (Finite Difference Time Domain: FDTD) method, a finite integration (Finite Integration: FI) method, or the like is used. In the FDTD method, a space is subdivided into small volume parts called Yee cells or Yee lattices, and Maxwell's equations are discretized or differentiated to obtain solutions sequentially in the time domain.

特開2006−293569号公報JP 2006-293569 A

電磁界シミュレーションでは、理想的な集中定数素子(lumped element)による整合回路がアンテナに接続されていることが想定される。そのような理想的な整合回路は、本来的には、波源から見た整合回路の影響も含めたアンテナインピーダンスが、波源の内部インピーダンスである所定の整合インピーダンスにするために使用される。このため、従来技術では、そのような整合回路のインピーダンスを単に追加することで電磁界シミュレーションが行われている。しかしながら、FDTDやFI等を用いて離散化されたマックスウェル方程式を特場合、実際の物理的な回路には存在しないがシミュレーションの際に見かけ上存在して見える要素(整合回路以外の要素)に起因するインピーダンスも生じる。このため、理想的な集中定数素子による整合回路のインピーダンスしか考慮していない従来技術では、シミュレーションの結果が示すアンテナの整合特性が十分でない。その結果、従来技術では、集中定数素子のインピーダンスを改めて調整し直し、シミュレーションをやり直さなければならなかった。本願の発明者等は本件の基礎研究において、このような従来技術の問題点を見出した。   In the electromagnetic field simulation, it is assumed that a matching circuit using an ideal lumped element is connected to the antenna. Such an ideal matching circuit is essentially used to make the antenna impedance including the influence of the matching circuit viewed from the wave source a predetermined matching impedance that is the internal impedance of the wave source. For this reason, in the prior art, electromagnetic field simulation is performed by simply adding the impedance of such a matching circuit. However, in the special case of Maxwell's equations discretized using FDTD, FI, etc., elements that do not exist in the actual physical circuit but seem to exist during simulation (elements other than the matching circuit) The resulting impedance also occurs. For this reason, in the prior art that considers only the impedance of the matching circuit using an ideal lumped element, the matching characteristics of the antenna indicated by the simulation results are not sufficient. As a result, in the prior art, the impedance of the lumped element has to be adjusted again and the simulation has to be performed again. The inventors of the present application have found such problems of the prior art in the basic research of this case.

開示される実施の形態の課題は、離散化されたマックスウェル方程式を解く電磁界シミュレーションにおいて、集中定数素子により理想化された単なる整合回路のインピーダンスだけでなく、整合回路以外の要素に起因するインピーダンスをも考慮して整合素子のインピーダンスを設定することで、アンテナの所望の整合特性を実現できる装置又は方法等を提供することである。   The problem of the disclosed embodiment is not only the impedance of the matching circuit idealized by the lumped element, but also the impedance caused by elements other than the matching circuit in the electromagnetic field simulation solving the discretized Maxwell equation Is to provide an apparatus or a method that can realize the desired matching characteristics of the antenna by setting the impedance of the matching element in consideration of the above.

開示される実施の形態によるシミュレーション装置は、
集中定数素子により形成された整合回路がアンテナに接続されていない場合における波源から見たアンテナインピーダンスが、配線を通じて前記整合回路を前記アンテナに接続した場合に前記波源から見た前記配線を考慮したアンテナインピーダンスと、波源の内部インピーダンスとの合計に等しくなるように、前記整合回路のインピーダンスを決定するインピーダンス決定部と、
離散化されたマックスウェル方程式を解くことで、決定された前記インピーダンスを有する前記整合回路が接続された前記アンテナについて電磁界シミュレーションを実行する電磁界シミュレータと
を有するシミュレーション装置である。
The simulation apparatus according to the disclosed embodiment
The antenna impedance seen from the wave source when the matching circuit formed by the lumped constant element is not connected to the antenna, the antenna considering the wiring seen from the wave source when the matching circuit is connected to the antenna through the wiring An impedance determination unit that determines the impedance of the matching circuit so as to be equal to the sum of the impedance and the internal impedance of the wave source;
An electromagnetic field simulator that executes an electromagnetic field simulation for the antenna to which the matching circuit having the determined impedance is connected by solving a discretized Maxwell equation.

開示される実施の形態によれば、離散化されたマックスウェル方程式を解く電磁界シミュレーションにおいて、集中定数素子により理想化された単なる整合回路のインピーダンスだけでなく、整合回路以外の要素に起因するインピーダンスをも考慮して整合素子のインピーダンスを設定することで、アンテナの所望の整合特性を実現できる装置又は方法等を提供することができる。   According to the disclosed embodiment, in the electromagnetic field simulation for solving the discretized Maxwell equation, not only the impedance of the matching circuit idealized by the lumped element, but also the impedance caused by elements other than the matching circuit By setting the impedance of the matching element in consideration of the above, it is possible to provide an apparatus or method that can realize the desired matching characteristics of the antenna.

アンテナの電磁界シミュレーションで想定する基本構造を示す図。The figure which shows the basic structure assumed by the electromagnetic field simulation of an antenna. 整合回路が波源に直列に接続されている場合の等価回路図。The equivalent circuit diagram when a matching circuit is connected in series with a wave source. 整合回路が波源に並列に接続されている場合の等価回路図。The equivalent circuit diagram when the matching circuit is connected in parallel to the wave source. 波源から見たインピーダンスと整合インピーダンスとの関係をスミスチャートで示す図。The figure which shows the relationship between the impedance seen from the wave source, and matching impedance with a Smith chart. 従来のアンテナの設計手順を示す図。The figure which shows the design procedure of the conventional antenna. 三次元構造をグリッドにより離散化した様子を示す図。The figure which shows a mode that the three-dimensional structure was discretized by the grid. Yeeセルの辺に沿う電界成分とYeeセルの面に垂直な磁界成分とを示す図。The figure which shows the electric field component along the edge | side of a Yee cell, and a magnetic field component perpendicular | vertical to the surface of a Yee cell. Yeeセルの中心に集中定数素子である回路素子が存在する様子を示す図。The figure which shows a mode that the circuit element which is a lumped constant element exists in the center of a Yee cell. z軸に沿う細線導体周辺の磁界成分Hyを求める例を説明するための図。The figure for demonstrating the example which calculates | requires the magnetic field component Hy around the thin wire conductor along az axis. 半径がRの円形断面を有する細線導体周辺の磁界成分Hyを求める例を説明するための図。The figure for demonstrating the example which calculates | requires the magnetic field component Hy around the thin wire | line conductor which has a circular cross section with a radius R. FIG. 整合回路が波源とアンテナとの間に直列に接続されている構造を示す図。The figure which shows the structure where the matching circuit is connected in series between the wave source and the antenna. 図11に示す構造のyz面に関する断面図。Sectional drawing regarding the yz plane of the structure shown in FIG. 図11に示す構造のzx面に関する断面図。FIG. 12 is a cross-sectional view regarding the zx plane of the structure shown in FIG. アンテナに接続される整合回路が波源に並列に接続されている構造を示す図。The figure which shows the structure where the matching circuit connected to an antenna is connected in parallel with the wave source. 図14に示す構造のyz面に関する断面図。FIG. 15 is a cross-sectional view regarding the yz plane of the structure shown in FIG. 波源に対する接続の仕方が異なる複数の整合回路が使用される構造の一例を示す図。The figure which shows an example of the structure where the some matching circuit from which the connection method with respect to a wave source differs is used. 実施の形態によるシミュレーション方法のフローチャート。The flowchart of the simulation method by embodiment. アンテナに整合回路を接続した場合のアンテナインピーダンスを示す図。The figure which shows the antenna impedance at the time of connecting a matching circuit to an antenna. 実施の形態によるシミュレーション装置の機能ブロック図。The functional block diagram of the simulation apparatus by embodiment.

以下の観点から実施の形態を説明する。
1.整合回路
2.解析法
3.集中定数素子
4.配線を考慮する
5.整合回路が波源に直列に接続された場合
6.整合回路が波源に並列に接続された場合
7.整合回路が複数個存在する場合
8.シミュレーション方法
9.シミュレーション装置
以下、添付図面を参照しながら実施の形態を説明する。図中、同様な要素には同一の参照番号が付されている。本明細書において「実施形態」、「一実施形態」及び「実施の形態」等の用語が使用される場合、必ずしも全てが同じ形態を指すわけではないことに留意を要する。
The embodiment will be described from the following viewpoints.
1. Matching circuit 2. Analysis method 3. 3. Lumped constant element 4. Consider wiring. 5. When matching circuit is connected in series with wave source 6. When matching circuit is connected in parallel to wave source 7. When there are a plurality of matching circuits 8. Simulation method Hereinafter, embodiments will be described with reference to the accompanying drawings. In the figures, similar elements are given the same reference numbers. It should be noted that when terms such as “embodiment”, “one embodiment”, and “embodiment” are used herein, they do not necessarily all refer to the same form.

<1.整合回路>
図1は、アンテナの電磁界シミュレーションで想定する基本構造を示す。図1には、無線通信装置に使用される基板11と、アンテナ12と、波源及び整合回路13とを示す。基板11の一方の側(表面、正面、前面)には不図示の導電性経路が形成されている。基板11の他方の側(裏面、背面)には不図示の地板が設けられている。地板は基準電位を提供する適切な任意の導電層であり、接地プレート又はグランド(GND)等と言及されてよい。アンテナ12は無線通信装置により無線信号を送信及び受信するために使用される。無線信号は一例として11GHzの電波で搬送されるが、周波数の値は任意である。アンテナ12は、図示の例では逆Lアンテナであるが、モノポールアンテナ等のような他の任意のアンテナであってもよい。
<1. Matching circuit>
Fig. 1 shows the basic structure assumed in the electromagnetic field simulation of an antenna. FIG. 1 shows a substrate 11, an antenna 12, and a wave source and matching circuit 13 that are used in a wireless communication apparatus. A conductive path (not shown) is formed on one side (front surface, front surface, front surface) of the substrate 11. A ground plate (not shown) is provided on the other side (back surface, back surface) of the substrate 11. The ground plane is any suitable conductive layer that provides a reference potential, and may be referred to as a ground plate or ground (GND). The antenna 12 is used for transmitting and receiving wireless signals by the wireless communication device. The radio signal is carried by an 11 GHz radio wave as an example, but the frequency value is arbitrary. The antenna 12 is an inverted L antenna in the illustrated example, but may be any other antenna such as a monopole antenna.

なお、無線通信装置は、典型的には携帯電話機であるが、他の装置でもよい。例えば、無線通信装置は、ユーザ装置、情報端末、高機能携帯電話、スマートフォン、タブレット型コンピュータ、パーソナルディジタルアシスタント(PDA)、携帯用パーソナルコンピュータ、パームトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、デスクトップコンピュータ等でもよいし、或いは基地局、中継局、アクセスポイント等でもよいが、これらに限定されない。   The wireless communication device is typically a mobile phone, but may be another device. For example, the wireless communication device may be a user device, an information terminal, a high-performance mobile phone, a smartphone, a tablet computer, a personal digital assistant (PDA), a portable personal computer, a palmtop computer, a laptop computer, a desktop computer, or the like. Alternatively, it may be a base station, a relay station, an access point, etc., but is not limited thereto.

図2は図1に示す基本構造の等価回路の一例を示す。基板11はGNDにより表現されている。アンテナ12と基板11(GND)との間には、波源21及び整合回路22が設けられている。図2に示す例では、波源21と整合回路22とが、基板11(GND)とアンテナ12との間に直列に接続されている。しかしながらこのことは必須ではなく図3に示すように整合回路22が波源21に並列に接続されていてもよい。   FIG. 2 shows an example of an equivalent circuit of the basic structure shown in FIG. The substrate 11 is represented by GND. A wave source 21 and a matching circuit 22 are provided between the antenna 12 and the substrate 11 (GND). In the example shown in FIG. 2, the wave source 21 and the matching circuit 22 are connected in series between the substrate 11 (GND) and the antenna 12. However, this is not essential, and the matching circuit 22 may be connected to the wave source 21 in parallel as shown in FIG.

無線通信装置では、アンテナを通じて無線信号を適切に送受信できるように、波源21から見た整合回路22の影響を含むアンテナインピーダンスが、波源21の内部インピーダンスに等しくなっている必要がある。内部インピーダンスは、通常、50オームであり、整合インピーダンスと呼ばれる。   In the wireless communication device, the antenna impedance including the influence of the matching circuit 22 viewed from the wave source 21 needs to be equal to the internal impedance of the wave source 21 so that a radio signal can be appropriately transmitted and received through the antenna. The internal impedance is typically 50 ohms and is called the matching impedance.

図4は、波源から見たインピーダンスを整合インピーダンスに合わせることが、スミスチャート上でどのように動くかを示す。一般に、スミスチャートでは、原点が整合インピーダンスに対応している。点Aにおいてx軸と垂直に交わり、x軸上に中心を有する一群の円は、抵抗又はレジスタンス(Ω)を一定にしつつリアクタンスを変化させた場合に、インピーダンスがどのように変化するかを示す。点A(1,0)においてx軸と接しており、x=1の直線上に中心を有する一群の円は、リアクタンスを一定にしつつレジスタンスを変化させた場合に、インピーダンスがどのように変化するかを示す。これらの一群の円はインピーダンスチャートと呼ばれる。同様に、点B(-1,0)においてx軸と垂直に交わり、x軸上に中心を有する円は、コンダクタンスを一定にしつつサセプタンスを変化させた場合に、アドミタンスがどのように変化するかを示す。点Bにおいてx軸と接しており、x=−1の直線上に中心を有する円は、サセプタンスを一定にしつつコンダクタンスを変化させた場合に、アドミタンスがどのように変化するかを示す。これらの一群の円はアドミタンスチャートと呼ばれる。   FIG. 4 shows how matching the impedance seen from the wave source to the matching impedance moves on the Smith chart. Generally, in the Smith chart, the origin corresponds to the matching impedance. A group of circles perpendicular to the x-axis at point A and centered on the x-axis show how the impedance changes when the reactance is changed while the resistance or resistance (Ω) is constant. . A group of circles that are in contact with the x-axis at the point A (1, 0) and have a center on a straight line of x = 1, how the impedance changes when the resistance is changed while keeping the reactance constant. Indicate. These groups of circles are called impedance charts. Similarly, the circle that intersects perpendicularly with the x-axis at the point B (-1, 0) and has the center on the x-axis shows how the admittance changes when the susceptance is changed while keeping the conductance constant. Indicates. A circle that is in contact with the x-axis at the point B and has a center on a straight line of x = −1 indicates how the admittance changes when the conductance is changed while the susceptance is kept constant. These groups of circles are called admittance charts.

整合回路が設けられていない構造において、波源から見たアンテナインピーダンスが、図4に示すスミスチャートにおいて、点Uに対応したとする。この場合、例えば、レジスタンスを一定にしつつリアクタンスを変化させることで点Uを点Vに移動させ、次にコンダクタンスを一定にしつつサセプタンスを変化させることで点Uを原点に移動させることができる。従って、点Uから点Vを経て原点に移動させるようなリアクタンス及びサセプタンスを有する整合回路をアンテナに接続することで、波源から見た整合回路の影響も含むアンテナインピーダンスを整合インピーダンスに合わせることができる。なお、スミスチャートにおけるインピーダンス又はアドミタンスの変化のさせ方は、1通りではない。例えば上記の例において、リアクタンスを一定にしつつレジスタンスを変化させることで、点Uを点Wに移動させ、次にレジスタンスを一定にしつつリアクタンスを変化させることで点Wを原点に移動させてもよい。ただし、この方法はアンテナの効率が劣化してしまうおそれが高いので、実設計で使用されることは少ない。何れにせよ、レジスタンス、リアクタンス、コンダクタンス及びサセプタンスのうちの1つ以上を適切に変化させるように、整合回路のインピーダンス又はアドミタンスが決定される。   Assume that the antenna impedance viewed from the wave source corresponds to the point U in the Smith chart shown in FIG. 4 in a structure in which no matching circuit is provided. In this case, for example, the point U can be moved to the point V by changing the reactance while keeping the resistance constant, and then the point U can be moved to the origin by changing the susceptance while keeping the conductance constant. Therefore, by connecting a matching circuit having reactance and susceptance that moves from point U to point V to the origin, the antenna impedance including the influence of the matching circuit seen from the wave source can be matched to the matching impedance. . Note that there is not one way to change the impedance or admittance in the Smith chart. For example, in the above example, the point U may be moved to the point W by changing the resistance while keeping the reactance constant, and then the point W may be moved to the origin by changing the reactance while keeping the resistance constant. . However, this method is unlikely to be used in actual design because the efficiency of the antenna is likely to deteriorate. In any case, the impedance or admittance of the matching circuit is determined to appropriately change one or more of resistance, reactance, conductance, and susceptance.

次に、開示される実施の形態の理解を促すために、先ず、図5を参照しながら従来のアンテナの設計手順を説明する。   Next, in order to facilitate understanding of the disclosed embodiment, first, a conventional antenna design procedure will be described with reference to FIG.

ステップ1において、アンテナ12に整合回路が接続されていない状態を設定する。或いは、整合回路のインピーダンスが0に設定されてもよい。   In step 1, a state where no matching circuit is connected to the antenna 12 is set. Alternatively, the impedance of the matching circuit may be set to zero.

ステップ2において、波源から見たアンテナインピーダンスが求められる。図示の例では、そのアンテナインピーダンスが、スミスチャート上で点Uに対応している。次に、点Uをスミスチャート上で所望の点に移動させるために必要なインピーダンスの変化量が求められる。説明の便宜上、点Uを点Vまで移動させるのに必要なインピーダンスの変化量が求められる。なお、図4を参照しながら説明したように、最終的には整合回路の影響も含むアンテナインピーダンスを整合インピーダンスに合わせる必要がある。図5のステップ2において、レジスタンスを一定にしつつリアクタンスを(Xm)だけ変化させることができれば、点Uは点Vに移ることが分かる。   In step 2, the antenna impedance viewed from the wave source is obtained. In the illustrated example, the antenna impedance corresponds to the point U on the Smith chart. Next, the amount of change in impedance necessary to move the point U to a desired point on the Smith chart is obtained. For convenience of explanation, the amount of change in impedance necessary to move the point U to the point V is obtained. As described with reference to FIG. 4, finally, it is necessary to match the antenna impedance including the influence of the matching circuit to the matching impedance. In step 2 of FIG. 5, if the reactance can be changed by (Xm) while keeping the resistance constant, it can be seen that the point U moves to the point V.

そこで、従来技術では、ステップ3において、アンテナに接続される整合回路のリアクタンスを、ステップ2で求めたリアクタンス(Xm)に設定し、電磁界シミュレーションを行う。電磁界シミュレーションでは、整合回路は理想的な集中定数素子として扱われる。しかしながら、実際にはそのような集中定数素子による理想的な整合回路だけでなく、整合回路以外の要素に起因するインピーダンスも存在する。具体的には、整合回路と波源との間の配線、線路又はワイヤに起因する影響も存在する。このため、理想的な集中定数素子による整合回路しか考慮していない従来技術では、得られるアンテナの整合特性は十分でない。   Therefore, in the prior art, in step 3, the reactance of the matching circuit connected to the antenna is set to the reactance (Xm) obtained in step 2, and electromagnetic field simulation is performed. In the electromagnetic field simulation, the matching circuit is treated as an ideal lumped element. However, in practice, not only an ideal matching circuit using such a lumped constant element but also an impedance caused by elements other than the matching circuit exists. Specifically, there is an influence caused by the wiring, line or wire between the matching circuit and the wave source. For this reason, the matching characteristics of the obtained antenna are not sufficient in the prior art in which only a matching circuit using an ideal lumped element is considered.

その結果、ステップ4に示されているように、波源から見た整合回路の影響も含むアンテナインピーダンスは、点Uから点Vではなく点Wに移ってしまっている。従って、このシミュレーションの後、点Wを点Vに移動させるように整合回路のインピーダンスを改めて調整し直し、シミュレーションをやり直さなければならない。このように従来技術では、整合回路の影響も含むアンテナインピーダンスが所望のインピーダンスに合致するまで、整合回路に設定するインピーダンスを設定し直してシミュレーションをやり直さなければならない。   As a result, as shown in step 4, the antenna impedance including the influence of the matching circuit as viewed from the wave source has moved from point U to point W instead of point V. Therefore, after this simulation, the impedance of the matching circuit must be adjusted again so as to move the point W to the point V, and the simulation must be performed again. As described above, in the conventional technique, it is necessary to reset the impedance to be set in the matching circuit and repeat the simulation until the antenna impedance including the influence of the matching circuit matches the desired impedance.

実施の形態では、理想的な集中定数素子による整合回路だけでなく、波源及び整合回路間の配線、線路又はワイヤをも考慮して、整合回路のインピーダンスを設定することで、アンテナの所望の整合特性を実現することができる。   In the embodiment, the desired matching of the antenna is set by setting the impedance of the matching circuit in consideration of not only the ideal lumped element matching circuit but also the wiring, line, or wire between the wave source and the matching circuit. Characteristics can be realized.

<2.解析法>
次に、実施の形態で使用される電磁界シミュレーション方法の基礎となる解析法を説明する。この解析法は、時間領域有限差分(FDTD)法や有線積分(FI)法のように、時間的及び空間的に離散化することによってマックスウェル方程式を解く任意の方法に適用できる。
<2. Analysis method>
Next, an analysis method that is the basis of the electromagnetic field simulation method used in the embodiment will be described. This analysis method can be applied to any method for solving the Maxwell equation by discretizing in time and space, such as the time domain finite difference (FDTD) method and the wire integration (FI) method.

電磁界シミュレーションで想定される媒質が、電荷のない線形で等方的な連続媒質であるとすると、マックスウェル方程式は、次のように書ける。   Assuming that the medium assumed in the electromagnetic field simulation is a linear and isotropic continuous medium with no electric charge, the Maxwell equation can be written as follows.

Figure 0006127673
ここで、Eは電界ベクトルを表し、カーテシアン座標系ではE=(Ex,Ey,Ez)のように表現される。Hは磁界ベクトルを表し、カーテシアン座標系ではH=(Hx,Hy,Hz)のように表現される。▽はベクトル微分演算子(grad)を表し、▽=(∂/∂x,∂/∂y,∂/∂y)である。「▽×」はローテーション又は回転(rot)の演算を表す。εは媒質の誘電率(F/m)を表す。σは媒質の導電率(S/m)を表す。μは媒質の透磁率(H/m)を表す。ρ*は媒質の磁気抵抗率(Ω/m)を表す。カーテシアン座標系で上記の数式(1a)及び(1b)を成分毎に書けば次のようになる。
Figure 0006127673
Here, E represents an electric field vector, and is expressed as E = (Ex, Ey, Ez) in the Cartesian coordinate system. H represents a magnetic field vector, and is expressed as H = (Hx, Hy, Hz) in the Cartesian coordinate system. ▽ represents a vector differentiation operator (grad), where ▽ = (∂ / ∂x, ∂ / ∂y, ∂ / ∂y). “▽ ×” represents a calculation of rotation or rotation. ε represents the dielectric constant (F / m) of the medium. σ represents the conductivity (S / m) of the medium. μ represents the magnetic permeability (H / m) of the medium. ρ * represents the magnetic resistivity (Ω / m) of the medium. If the above mathematical formulas (1a) and (1b) are written for each component in the Cartesian coordinate system, they are as follows.

Figure 0006127673
Figure 0006127673

数式(2a)−(2f)により表現される偏微分方程式を解くために、解析の対象となる空間が「Yeeセル」又は「Yee格子」と呼ばれる微小立方体に離散化され、時間も離散化される。Yeeセル又はYee格子は、ボクセル(voxel)と言及されてもよい。空間のx軸、y軸、z軸における離散化の単位をそれぞれΔx、Δy、Δzとし、時間軸上での離散化の単位をΔtとすると、時間及び空間の任意の関数F(x,y,z,t)の離散化された形式Fnは、次のように書ける。   In order to solve the partial differential equation expressed by the mathematical formulas (2a)-(2f), the space to be analyzed is discretized into small cubes called `` Yee cells '' or `` Yee lattices '', and the time is also discretized. The A Yee cell or Yee lattice may be referred to as a voxel. Assuming that the units of discretization on the x-axis, y-axis, and z-axis of space are Δx, Δy, and Δz, respectively, and that the unit of discretization on the time axis is Δt, any function F (x, y in time and space , Z, t), the discretized form Fn can be written as

Fn(i,j,k)=F(iΔx,jΔy,kΔz,nΔt) ・・・(3)
図6に示されるように、任意の三次元構造は、x、y、z軸方向の長さがそれぞれXmax、Ymax、Zmaxであるグリッドに離散化される。図7に示すように、電界ベクトルEの各成分はYeeセルの辺に沿って存在し、磁界ベクトルHの各成分はYeeセルの面に垂直な方向に沿って存在することが仮定される。
Fn (i, j, k) = F (iΔx, jΔy, kΔz, nΔt) (3)
As shown in FIG. 6, an arbitrary three-dimensional structure is discretized into a grid whose lengths in the x, y, and z axis directions are Xmax, Ymax, and Zmax, respectively. As shown in FIG. 7, it is assumed that each component of the electric field vector E exists along the side of the Yee cell, and each component of the magnetic field vector H exists along a direction perpendicular to the plane of the Yee cell.

離散化された関数Fの値を計算する際に、一例として、以下に示すように中心差分法(central difference scheme)を利用することができる。   When calculating the value of the discretized function F, as an example, a central difference scheme can be used as shown below.

Figure 0006127673
数式(4a)は、t=nΔtにおいて座標(iΔx,jΔy,kΔz)での関数Fのxに関する偏微分係数が、座標((i+1/2)Δx,jΔy,kΔz)での関数Fの値と座標((i-1/2)Δx,jΔy,kΔz)での関数Fの値との差分をΔxで除算することで近似できることを示す。ただし、必要に応じて他の近似が使用されてもよい。数式(4a)はxに関する偏微分係数を表すが、y及びzに関する偏微分係数も同様に近似できる。数式(4b)は、t=nΔtにおける関数Fのtに関する偏微分係数が、t=(n+1/2)Δtでの関数Fの値とt=(n-1/2)Δtでの関数Fの値との差分をΔtで除算することで近似できることを示す。ただし、必要に応じて他の近似が使用されてもよい。数式(4a)及び(4b)の関係式を、マックスウェル方程式の成分毎の数式(2a)−(2f)に適用すると、次のような離散化された方程式又は差分方程式が得られる。
Figure 0006127673
Equation (4a) shows that the partial differential coefficient with respect to x of the function F at the coordinates (iΔx, jΔy, kΔz) at t = nΔt is the function F of the function F at the coordinates ((i + 1/2) Δx, jΔy, kΔz). It shows that the difference between the value and the value of the function F at the coordinates ((i-1 / 2) Δx, jΔy, kΔz) can be approximated by dividing by Δx. However, other approximations may be used as needed. Equation (4a) represents the partial differential coefficient for x, but the partial differential coefficients for y and z can be similarly approximated. Equation (4b) shows that the partial differential coefficient with respect to t of function F at t = nΔt is the value of function F at t = (n + 1/2) Δt and the function at t = (n−1 / 2) Δt. It shows that it can be approximated by dividing the difference from the value of F by Δt. However, other approximations may be used as needed. When the relational expressions of the equations (4a) and (4b) are applied to the equations (2a)-(2f) for each component of the Maxwell equation, the following discretized equations or difference equations are obtained.

Figure 0006127673
数式(5a)−(5f)のような差分方程式により電磁界を逐次求めるアルゴリズムは、「蛙跳び(leap−frog)」アルゴリズムと呼ばれている。なお、数式(5a)−(5f)を導出する際に、次のような平均化の近似が使用されている。
Figure 0006127673
An algorithm for sequentially obtaining an electromagnetic field by a differential equation such as Equations (5a)-(5f) is called a “leap-frog” algorithm. It should be noted that the following averaging approximation is used when deriving the equations (5a)-(5f).

Figure 0006127673
数式(6)は、t=nΔtにおける関数Hの値は、t=(n+1/2)Δtでの関数Fの値とt=(n-1/2)Δtでの関数Fの値との算術平均で近似できることを示す。算術平均に限らず、重み付け平均が使用されてもよい。
Figure 0006127673
Equation (6) shows that the value of the function H at t = nΔt is the value of the function F at t = (n + 1/2) Δt and the value of the function F at t = (n−1 / 2) Δt. It can be approximated by the arithmetic mean of. Not only an arithmetic average but a weighted average may be used.

<3.集中定数素子>
次に、「2.解析法」において、集中定数素子をどのように取り扱うかを説明する。集中定数素子(lumped element)の寸法は、対象とする電磁波の波長に比べて十分に小さいものとする。図8に示すようなYeeセルに集中定数素子である回路素子が存在するとする。回路素子に流れる電流密度をJLと、数式(1b)に示すマックスウェル方程式に対して数式(4b)の近似を用いると、電界Eのz成分は次のように書ける。
<3. Lumped constant element>
Next, how to handle the lumped element in “2. Analysis method” will be described. The dimension of the lumped element is sufficiently smaller than the wavelength of the target electromagnetic wave. It is assumed that a circuit element which is a lumped constant element exists in a Yee cell as shown in FIG. If the current density flowing through the circuit element is JL and the approximation of the formula (4b) is used for the Maxwell equation shown in the formula (1b), the z component of the electric field E can be written as follows.

Figure 0006127673
ただし、JLは、
Figure 0006127673
However, JL

Figure 0006127673
により表現され、ここでz^はz軸方向の単位ベクトルを示す。電流の正の向きはz軸のプラス方向である。
Figure 0006127673
Where z ^ represents a unit vector in the z-axis direction. The positive direction of the current is the positive direction of the z axis.

<<レジスタンス>>
集中定数素子である回路素子が、抵抗値がRである抵抗又はレジスタンス(Ω)であったとする。この場合、回路素子の両端に印加される電圧をVLとすると、VL=Ez・Δzであるので、回路素子に流れる電流ILは、
IL=VL/R=Ez・Δz/R ・・・(9)
と書ける。従って、t=(n-1/2)Δtの時点の電流ILn-1/2は、次のように書ける。
<< resistance >>
It is assumed that the circuit element which is a lumped constant element is a resistor having a resistance value R or resistance (Ω). In this case, if the voltage applied to both ends of the circuit element is VL, VL = Ez · Δz, so the current IL flowing through the circuit element is
IL = VL / R = Ez ・ Δz / R (9)
Can be written. Therefore, the current ILn−1 / 2 at the time of t = (n−1 / 2) Δt can be written as follows.

Figure 0006127673
この数式(10)を数式(7)に代入すると、次式が得られる。
Figure 0006127673
Substituting this equation (10) into equation (7) yields:

Figure 0006127673
なお、数式(10)及び(11)において電界成分及び電流の値に対応する場所の座標は、(i,j,k+1/2)に対応する(iΔx,jΔy,(k+1/2)Δz)であるが、全ての項に共通するので具体的には明記されていない点に留意を要する。
Figure 0006127673
In the equations (10) and (11), the coordinates of the location corresponding to the electric field component and the current value correspond to (iΔx, jΔy, (k + 1/2) corresponding to (i, j, k + 1/2). ) Δz), but it should be noted that it is not specified because it is common to all terms.

<<キャパシタ>>
集中定数素子である回路素子が、キャパシタンスがCであるキャパシタであったとする。この場合、キャパシタに流れる電流ILとキャパシタに印加される電圧VLとの間には次式が成立する。
<< Capacitor >>
It is assumed that the circuit element which is a lumped constant element is a capacitor whose capacitance is C. In this case, the following equation is established between the current IL flowing through the capacitor and the voltage VL applied to the capacitor.

IL=C(dVL/dt)・・・(12)
従って、t=(n-1/2)Δtの時点の電流ILn-1/2は、
ILn-1/2=C(Δz/Δt)(Ezn−Ezn-1) ・・・(13)
この数式(13)を数式(7)に代入すると、次式が得られる。
IL = C (dVL / dt) ... (12)
Therefore, the current ILn-1 / 2 at the time of t = (n-1 / 2) Δt is
ILn-1 / 2 = C (Δz / Δt) (Ezn−Ezn-1) (13)
Substituting this equation (13) into equation (7) yields:

Figure 0006127673
<<インダクタ>>
集中定数素子である回路素子が、インダクタンスがLであるインダクタであったとする。この場合、インダクタに流れる電流ILとインダクタに印加される電圧VLとの間には次式が成立する。
Figure 0006127673
<< Inductor >>
It is assumed that the circuit element which is a lumped constant element is an inductor whose inductance is L. In this case, the following equation is established between the current IL flowing through the inductor and the voltage VL applied to the inductor.

Figure 0006127673
従って、t=(n-1/2)Δtの時点の電流ILn-1/2は、
Figure 0006127673
Therefore, the current ILn-1 / 2 at the time of t = (n-1 / 2) Δt is

Figure 0006127673
と書ける。数式(16)における積分は、次のようにして計算できる。
Figure 0006127673
Can be written. The integral in equation (16) can be calculated as follows.

Figure 0006127673
例えば、数式(17a)を数式(7)に代入すると、次式が得られる。
Figure 0006127673
For example, when the formula (17a) is substituted into the formula (7), the following formula is obtained.

Figure 0006127673
数式(17a)の代わりに数式(17b)が使用されてもよい。
Figure 0006127673
Equation (17b) may be used instead of equation (17a).

このように、集中定数素子が、抵抗である場合は数式(11)、キャパシタである場合は数式(14)、インダクタである場合は数式(18)を利用することで、集中定数素子に起因する電界を差分方程式により求めることができる。   In this way, when the lumped constant element is a resistor, Formula (11) is used, when it is a capacitor, Formula (14) is used, and when it is an inductor, Formula (18) is used. The electric field can be obtained by a difference equation.

<4.配線を考慮する>
次に、図9に示すようなz軸に沿う細線導体周辺の磁界成分Hyを考察する。図9において、(i,j,k)は座標(iΔx,jΔy,kΔz)を表す。説明の便宜上、細線導体は抵抗値が0でありかつ磁気抵抗値ρ*も0である完全導体であるとするが、一般性を失うわけではない。この場合、細線導体の中心軸に沿う電界成分は0と考えることができる。Ez(i,j,k+1/2)=0。従って、数式(5b)を利用すると、(i+1/2,j,k+1/2)に対応する座標((i+1/2)Δx,jΔy,(k+1/2)Δz)における磁界Hyは、次のように書ける。
<4. Consider wiring>
Next, consider the magnetic field component Hy around the thin wire conductor along the z-axis as shown in FIG. In FIG. 9, (i, j, k) represents coordinates (iΔx, jΔy, kΔz). For convenience of explanation, it is assumed that the thin wire conductor is a perfect conductor having a resistance value of 0 and a magnetoresistance value ρ * of 0, but the generality is not lost. In this case, the electric field component along the central axis of the thin wire conductor can be considered as zero. Ez (i, j, k + 1/2) = 0. Therefore, using the formula (5b), coordinates ((i + 1/2) Δx, jΔy, (k + 1/2) Δz) corresponding to (i + 1/2, j, k + 1/2) The magnetic field Hy at can be written as:

Figure 0006127673
Figure 0006127673

数式(19)を導出する際、細線導体の太さ又は半径を考慮していなかったが、細線導体の半径を考慮するには、電界及び磁界が、細線導体からの距離に反比例するように減衰しかつ細線導体の長さ方向(z軸方向)には変化しないという仮定を利用することができる。具体的には、細線導体の中心(z軸)からの距離をrとした場合、図10に示すような電界Eのx成分Ex及び磁界Hのy成分Hyはそれぞれ次のように書ける。   In deriving Equation (19), the thickness or radius of the thin wire conductor was not taken into account, but to consider the radius of the thin wire conductor, the electric and magnetic fields were attenuated so that they were inversely proportional to the distance from the thin wire conductor. In addition, the assumption that there is no change in the length direction (z-axis direction) of the thin wire conductor can be used. Specifically, when the distance from the center (z axis) of the thin wire conductor is r, the x component Ex of the electric field E and the y component Hy of the magnetic field H as shown in FIG. 10 can be written as follows.

Figure 0006127673
数式(20)の左辺カッコ内の(r,j,k)において、rは細線導体からの距離を表し、j及びkはYeeセルのインデックスを表すので、(r,j,k)は座標(r,jΔy,kΔz)に対応することに留意を要する。同様に、数式(21)の左辺カッコ内の(r,j,k+1/2)は座標(r,jΔy,(k+1/2)Δz)に対応する。図10に示すような細線導体の太さを考慮する場合、数式(5b)を使用するよりも、マックスウェル方程式の数式(1a)に遡って考察した方が、計算が容易になる。そこで、閉曲線Cに沿って電界を線積分したものが、磁界を時間に関して偏微分したものに等しくなること(ファラデーの法則又はストークス(Stokes)の定理)を利用すると、次式が得られる。
Figure 0006127673
In (r, j, k) in the left parenthesis of Equation (20), r represents the distance from the thin wire conductor, and j and k represent the Yee cell index, so (r, j, k) is the coordinate ( Note that it corresponds to r, jΔy, kΔz). Similarly, (r, j, k + 1/2) in the left parenthesis of Equation (21) corresponds to coordinates (r, jΔy, (k + 1/2) Δz). When considering the thickness of the thin wire conductor as shown in FIG. 10, it is easier to calculate by considering retrospectively the equation (1a) of the Maxwell equation rather than using the equation (5b). Therefore, if the fact that the line integral of the electric field along the closed curve C is equal to the partial differentiation of the magnetic field with respect to time (Faraday's law or Stokes's theorem) is used, the following equation is obtained.

Figure 0006127673
∫(dx/x)=ln(x)(自然対数)であるので、数式(22)から次式が得られる。
Figure 0006127673
Since ∫ (dx / x) = ln (x) (natural logarithm), the following equation is obtained from Equation (22).

Figure 0006127673
Figure 0006127673

数式(23)は、細線導体の太さを考慮した場合の磁界のy成分を示す。細線導体の太さを考慮した数式(23)と、細線導体の太さを考慮しなかった数式(19)と比較すると、それぞれの数式の右辺の3つの項のうち第1項及び第2項は等しく、第3項のみが、2/(ln(Δx/R)という因子の分だけ異なっていることが分かる。従って、R=Δx/e2≒Δx/7.39≒0.135Δxであった場合、細線導体の太さを考慮していない数式(19)と細線導体の太さを考慮している数式(23)とは一致する。言い換えれば、細線導体の太さRを無視した場合であっても、電磁界シミュレーションの結果は、R=0.135Δxの太さの導体が存在している場合と同じになる。   Equation (23) shows the y component of the magnetic field when the thickness of the thin wire conductor is taken into account. Compared with Equation (23) considering the thickness of the thin wire conductor and Equation (19) not considering the thickness of the thin wire conductor, the first and second terms of the three terms on the right side of each equation It can be seen that only the third term differs by a factor of 2 / (ln (Δx / R), so R = Δx / e2 ≒ Δx / 7.39 ≒ 0.135Δx In this case, the formula (19) that does not consider the thickness of the thin wire conductor is the same as the formula (23) that considers the thickness of the thin wire conductor, in other words, when the thickness R of the thin wire conductor is ignored. Even so, the result of the electromagnetic field simulation is the same as when a conductor having a thickness of R = 0.135Δx exists.

従来技術では、このように見かけ上存在する細線導体を考慮しておらず、専ら集中定数素子(数式(11)、(14)、(18))のみを考慮して電磁界シミュレーションが行われている。その結果、見かけ上生じる細線導体に起因して、適切なアンテナの整合性が得られにくくなっている。開示される実施の形態は、従来技術とは異なり、このように見かけ上生じる細線導体の影響を考慮することで、電磁界シミュレーションの効率を向上させることができる。細線導体の影響を考慮する際に、整合回路が波源に直列に接続されている場合と並列に接続されている場合とで取り扱いが異なるので、以下、それぞれの場合を説明する。   The conventional technology does not consider the apparently thin wire conductors in this way, and electromagnetic field simulation is performed exclusively considering only the lumped constant elements (Equations (11), (14), (18)). Yes. As a result, it is difficult to obtain appropriate antenna matching due to the apparently thin wire conductor. Unlike the prior art, the disclosed embodiment can improve the efficiency of electromagnetic field simulation by taking into consideration the influence of a thin wire conductor that appears in this way. When considering the influence of the thin wire conductor, the handling is different depending on whether the matching circuit is connected in series to the wave source or in parallel, so each case will be described below.

<5.整合回路が波源に直列に接続された場合>
図11は、整合回路22が波源21とアンテナ12との間に直列に接続されている様子を示す。図12はy軸に沿う断面図を示す。この構造の等価回路図は図2に示すようなものになる。図示の例の場合、地板を含む基板11上に誘電体層121が設けられ、誘電体層121の表面にアンテナ12及び整合回路22が設けられている。更に、波源21及び整合回路22の間で誘電体層121上に存在する配線と、整合回路22及びアンテナ12の間に存在する配線とが、参照番号123により示されている。この配線、線路又はワイヤ123が電磁界シミュレーションに及ぼす影響は、従来十分には考慮されていなかった。以下に説明するように、開示される実施の形態では、この配線による影響を考慮して電磁界シミュレーションが行われる。
<5. When matching circuit is connected in series with wave source>
FIG. 11 shows a state in which the matching circuit 22 is connected in series between the wave source 21 and the antenna 12. FIG. 12 shows a cross-sectional view along the y-axis. An equivalent circuit diagram of this structure is as shown in FIG. In the case of the illustrated example, the dielectric layer 121 is provided on the substrate 11 including the ground plane, and the antenna 12 and the matching circuit 22 are provided on the surface of the dielectric layer 121. Further, the wiring existing on the dielectric layer 121 between the wave source 21 and the matching circuit 22 and the wiring existing between the matching circuit 22 and the antenna 12 are indicated by reference numeral 123. The influence of this wiring, line or wire 123 on the electromagnetic field simulation has not been sufficiently considered in the past. As described below, in the disclosed embodiment, the electromagnetic field simulation is performed in consideration of the influence of the wiring.

図13は、配線123を含むx軸に沿う断面図を示す。配線、線路又はワイヤは半径がRでありy軸方向に伸びる円柱をなす。上述したように、この配線の半径Rは0.0135Δの大きさを有する。従って、電磁界シミュレーションを行う際に、整合回路22(図11、図12)だけでなく、この配線による影響も考慮する必要がある。具体的には、波源21から見た整合回路の影響も含むアンテナインピーダンス(Zm)が、整合回路22のインピーダンス(Zm')と配線による配線インピーダンス(Zw)との合計に等しくなるように、整合回路22のインピーダンス(Zm')を設定する必要がある(Zm=Zm'+Zw)。一般的には、配線123はレジスタンス、キャパシタンス及びインダクタンスを有するが、電磁界シミュレーションで特に大きな影響を及ぼすのは、配線のインダクタンス(Lw)である。従って、配線123に起因する配線インダクタンス(Lw)を求め、整合回路22のインダクタンス(Xm')と配線インダクタンス(Lw)との合計が、アンテナインダクタンス(Xm)に等しくなるように、整合回路22のインダクタンス(Xm')を設定することで(Xm=Xm'+Lw)、電磁界シミュレーションを適切に実行することができる。   FIG. 13 shows a cross-sectional view along the x-axis including the wiring 123. The wiring, line or wire has a radius R and forms a cylinder extending in the y-axis direction. As described above, the radius R of this wiring has a magnitude of 0.0135Δ. Therefore, when performing an electromagnetic field simulation, it is necessary to consider not only the matching circuit 22 (FIGS. 11 and 12) but also the influence of this wiring. Specifically, the matching is performed so that the antenna impedance (Zm) including the effect of the matching circuit viewed from the wave source 21 is equal to the sum of the impedance (Zm ′) of the matching circuit 22 and the wiring impedance (Zw) of the wiring. The impedance (Zm ′) of the circuit 22 needs to be set (Zm = Zm ′ + Zw). In general, the wiring 123 has resistance, capacitance, and inductance, but it is the inductance (Lw) of the wiring that has a particularly great influence in the electromagnetic field simulation. Accordingly, the wiring inductance (Lw) caused by the wiring 123 is obtained, and the matching circuit 22 has an inductance (Xm ′) and a wiring inductance (Lw) that are equal to the antenna inductance (Xm). By setting the inductance (Xm ′) (Xm = Xm ′ + Lw), the electromagnetic field simulation can be appropriately executed.

なお、円柱導体のインダクタンスを求めるよりも、四角柱導体で形成されたマイクロストリップ線路(Micro Stripe Line:MSL)のインダクタンスを求めることの方が容易である。このため、図13の下側に示すように、断面の円形に外接する輪郭の断面を有する線路が、Δz-Rの厚みの誘電体層121上に存在するマイクロストリップ線路124のインダクタンスが、配線123のインダクタンスであると近似されてもよい。   It is easier to obtain the inductance of a microstrip line (MSL) formed of a quadrangular prism conductor than to obtain the inductance of a cylindrical conductor. Therefore, as shown in the lower side of FIG. 13, the line having a cross-sectional contour circumscribing the circular cross-section has the inductance of the microstrip line 124 existing on the dielectric layer 121 having a thickness of Δz-R. It may be approximated to be an inductance of 123.

マイクロストリップ線路のインダクタンス(Lw)は様々な方法で求められてもよいが、一例として、Antonije R.et,al.,"Closed-Form Formulas for Frequency-Dependent Resistantce and Inductance per Unit Legth of Microstrip and Strip Transmission Lines"に記載されている数式(52)−(54)に従って求めることができる。   The inductance (Lw) of a microstrip line may be obtained by various methods. For example, Antonije R. et, al., "Closed-Form Formulas for Frequency-Dependent Resistantce and Inductance per Unit Legth of Microstrip and Strip It can be obtained according to equations (52)-(54) described in “Transmission Lines”.

Figure 0006127673
ここで、L'(f)は任意の周波数に対するインダクタンスである。R∞'(fs)は表皮効果の抵抗である。L0'は上記の文献のセクションIIから導出されるマイクロストリップラインの単位長さ当たりのインダクタンスである。ただし、マイクロストリップの場合はkr=0.2であり、ストリップラインの場合はkr=0.4である。また、fsは次式により算出される近似的な遷移周波数である。
Figure 0006127673
Here, L ′ (f) is an inductance for an arbitrary frequency. R∞ '(fs) is the resistance of the skin effect. L0 ′ is the inductance per unit length of the microstrip line derived from section II of the above document. However, kr = 0.2 for microstrip and kr = 0.4 for stripline. Fs is an approximate transition frequency calculated by the following equation.

fs=(ks+(10t/w)/(1+w/h))/(πμ0σt2)
ここで、ksはマイクロストリップラインの場合は1.6であり、ストリップラインの場合は2.4である。tは導体の厚さである。wは導体の幅である。σは導体の導電率である。μ0は真空の透磁率ある。
fs = (ks + (10t / w) / (1 + w / h)) / (πμ0σt2)
Here, ks is 1.6 for the microstrip line and 2.4 for the strip line. t is the thickness of the conductor. w is the width of the conductor. σ is the conductivity of the conductor. μ0 is the vacuum permeability.

なお、誘電体層121のうちアンテナ12が設けられている側の反対側(裏側)には地板が設けられていないが、このことは必須ではなく、アンテナ12及び地板11は適切な如何なる形状に形成されてもよい。また、図13の上側に示されているような円柱導体123をマイクロストリップ線路124で近似することは必須ではない。適切な如何なる断面形状の線路で近似されてもよい。例えば、配線123が台形の断面形状を有する線路で近似されてもよい。   Note that a ground plane is not provided on the opposite side (back side) of the dielectric layer 121 to the side where the antenna 12 is provided, but this is not essential, and the antenna 12 and the ground plane 11 have any suitable shape. It may be formed. Further, it is not essential to approximate the cylindrical conductor 123 as shown in the upper side of FIG. It may be approximated by a line having any suitable cross-sectional shape. For example, the wiring 123 may be approximated by a line having a trapezoidal cross-sectional shape.

<6.整合回路が波源に並列に接続された場合>
図14は、アンテナ12に接続される整合回路22が波源21に並列に接続されている様子を示す。図15はy軸に沿う断面図を示す。この構造の等価回路図は図3に示すようなものになる。図示の例の場合、地板を含む基板11上に誘電体層121が設けられ、誘電体層121の表面にアンテナ12及び配線が設けられている。波源21は点Pで地板11に接続され、点Qでアンテナ12及び整合回路22に接続される。整合回路22は点Sで地板11に接続され、点Rでアンテナ12及び波源21に接続される。このため、点P、Q、R、Sを通る配線はループ、リング又は環を形成する。この配線、線路又はワイヤ123が電磁界シミュレーションに及ぼす影響は、従来十分には考慮されていなかった。以下に説明するように、開示される実施の形態では、この配線による影響を考慮して電磁界シミュレーションが行われる。
<6. When matching circuit is connected in parallel to wave source>
FIG. 14 shows a state in which the matching circuit 22 connected to the antenna 12 is connected to the wave source 21 in parallel. FIG. 15 shows a cross-sectional view along the y-axis. An equivalent circuit diagram of this structure is as shown in FIG. In the case of the illustrated example, a dielectric layer 121 is provided on the substrate 11 including the ground plane, and the antenna 12 and the wiring are provided on the surface of the dielectric layer 121. The wave source 21 is connected to the ground plane 11 at a point P, and is connected to the antenna 12 and the matching circuit 22 at a point Q. The matching circuit 22 is connected to the ground plane 11 at a point S, and is connected to the antenna 12 and the wave source 21 at a point R. For this reason, the wiring passing through the points P, Q, R, and S forms a loop, ring, or ring. The influence of this wiring, line or wire 123 on the electromagnetic field simulation has not been sufficiently considered in the past. As described below, in the disclosed embodiment, the electromagnetic field simulation is performed in consideration of the influence of the wiring.

具体的には、波源21から見た整合回路の影響を含むアンテナインピーダンス(Zm)が、整合回路22のインピーダンス(Zm')と配線による配線インピーダンス(Zw)との合計に等しくなるように、整合回路22のインピーダンス(Zm')を設定する必要がある(Zm=Zm'+Zw)。一般的には、配線123はレジスタンス、キャパシタンス及びインダクタンスを有するが、電磁界シミュレーションで特に大きな影響を及ぼすのは、配線のインダクタンスである。従って、配線インダクタンス(Lw)を求め、整合回路22のインダクタンス(Xm')と配線インダクタンス(Lw)との合計が、アンテナインダクタンス(Xm)に等しくなるように、整合回路22のインダクタンス(Xm')を設定することで(Xm=Xm'+Lw)、電磁界シミュレーションを適切に実行することができる。配線インダクタンス(Lw)は、点P、Q、R、Sを通る配線が形成するループのインダクタンス(ループインダクタンス)LPQRQから、点P、Qの間に存在する自己インダクタンスLPQを減算することで、求められる(LW=LPQRS−LPQ)。ループインダクタンスLPQRSは様々な求め方が存在するが、一例として、次式に従って求めることができる。この点については、例えば、「詳解 電磁気学演習」共立出版株式会社、p.277-278に記載されている。   Specifically, the matching is performed so that the antenna impedance (Zm) including the influence of the matching circuit viewed from the wave source 21 is equal to the sum of the impedance (Zm ′) of the matching circuit 22 and the wiring impedance (Zw) of the wiring. The impedance (Zm ′) of the circuit 22 needs to be set (Zm = Zm ′ + Zw). In general, the wiring 123 has resistance, capacitance, and inductance, but it is the inductance of the wiring that has a particularly great influence in the electromagnetic field simulation. Accordingly, the wiring inductance (Lw) is obtained, and the inductance (Xm ′) of the matching circuit 22 is set so that the sum of the inductance (Xm ′) of the matching circuit 22 and the wiring inductance (Lw) is equal to the antenna inductance (Xm). By setting (Xm = Xm ′ + Lw), the electromagnetic field simulation can be appropriately executed. The wiring inductance (Lw) is obtained by subtracting the self-inductance LPQ existing between the points P and Q from the loop inductance (loop inductance) LPQRQ formed by the wiring passing through the points P, Q, R, and S. (LW = LPQRS−LPQ). There are various ways to obtain the loop inductance LPQRS. As an example, it can be obtained according to the following equation. This is described, for example, in “Detailed Electromagnetics Exercise”, Kyoritsu Shuppan Co., Ltd., p.277-278.

Figure 0006127673
ここで、Liは線路の自己インダクタンスである。Leは外部インダクタンスである。Mは長方形ループの内側と外側の間の相互インダクタンスである。a、bはループの辺の長さである。μ0は透磁率である。logは自然対数である。rはループをなす導体の半径である。
Figure 0006127673
Here, Li is the self-inductance of the line. Le is the external inductance. M is the mutual inductance between the inside and outside of the rectangular loop. a and b are the lengths of the sides of the loop. μ0 is the magnetic permeability. log is the natural logarithm. r is the radius of the conductor forming the loop.

なお、誘電体層121のうちアンテナ12が設けられている側の反対側(裏側)には地板が設けられていないが、このことは必須ではなく、アンテナ12及び地板11は適切な如何なる形状に形成されてもよい。   Note that a ground plane is not provided on the opposite side (back side) of the dielectric layer 121 to the side where the antenna 12 is provided, but this is not essential, and the antenna 12 and the ground plane 11 have any suitable shape. It may be formed.

<7.整合回路が複数個存在する場合>
「6.」の説明では整合回路が波源21とアンテナ12との間に直列に接続されていた。「7.」の説明では整合回路が波源21に並列に接続されていた。これらは単独で使用されてもよいし、組み合わせて使用されてもよい。
<7. When there are multiple matching circuits>
In the description of “6.”, the matching circuit is connected in series between the wave source 21 and the antenna 12. In the description of “7.”, the matching circuit is connected to the wave source 21 in parallel. These may be used alone or in combination.

図16は、第1の整合回路22_1が波源21とアンテナ12との間に直列に接続され、第2の整合回路22_2が波源21に並列に接続されている例を示す。開示される実施の形態は図示の例に限定されず、直列及び/又は並列に1つ以上の整合回路が設けられる適切な如何なる形態に要されてもよい。   FIG. 16 shows an example in which the first matching circuit 22_1 is connected in series between the wave source 21 and the antenna 12, and the second matching circuit 22_2 is connected in parallel to the wave source 21. The disclosed embodiment is not limited to the illustrated example, and may be any suitable form in which one or more matching circuits are provided in series and / or in parallel.

<8.シミュレーション方法>
図17は実施の形態によるシミュレーション方法のフローチャートを示す。フローはステップ171から始まる。ステップ171において、アンテナ12に整合回路が接続されていない状態を設定する。或いは、整合回路のインピーダンスを0に設定してもよい。
<8. Simulation method>
FIG. 17 shows a flowchart of the simulation method according to the embodiment. The flow begins at step 171. In step 171, a state where no matching circuit is connected to the antenna 12 is set. Alternatively, the impedance of the matching circuit may be set to zero.

ステップ172において、波源21から見た整合回路の影響も含むアンテナインピーダンス(Zm)を求める。この整合回路の影響も含むアンテナインピーダンスは、図18に示されているように、スミスチャート上で点Uに対応している。   In step 172, the antenna impedance (Zm) including the influence of the matching circuit viewed from the wave source 21 is obtained. The antenna impedance including the influence of the matching circuit corresponds to the point U on the Smith chart as shown in FIG.

ステップ173において、点Uをスミスチャート上で所望の点に移動させるために必要なインピーダンスの変化量を求める。説明の便宜上、点Uを点Videalまで移動させるのに必要なインピーダンスの変化量が求められる。なお、図4を参照しながら説明したように、最終的には整合回路の影響も含むアンテナインピーダンス(Zm)を波源の内部インピーダンスに合わせる必要がある。図17のステップ173では、レジスタンスを一定にしつつリアクタンスをXmだけ変化させることができれば(より一般的には、インピーダンスを(Zm)だけ変化させることができれば)、点Uは点Videalに移ることが分かる。従来とは異なり、実施の形態では、リアクタンス(Xm)を実現するために必要な整合回路のリアクタンス(Xm')が求められる。具体的には、リアクタンス(Xm)が、整合回路のリアクタンス(Xm')と配線によるリアクタンス(Lw)との合計に等しくなるように、整合回路のリアクタンス(Xm')が決定される。より一般的には、インピーダンス(Zm)が、整合回路のインピーダンス(Zm')と配線によるインピーダンスZwとの合計に等しくなるように、整合回路のインピーダンス(Zm')が決定される。配線のリアクタンス(Lw)(又は配線のインピーダンス(Zw))は、上記の「5.」及び「6.」で説明された方法により算出できる。   In step 173, the amount of change in impedance necessary for moving the point U to a desired point on the Smith chart is obtained. For convenience of explanation, the amount of change in impedance necessary to move the point U to the point Videal is obtained. As described with reference to FIG. 4, it is necessary to finally match the antenna impedance (Zm) including the influence of the matching circuit to the internal impedance of the wave source. In step 173 of FIG. 17, if the reactance can be changed by Xm while keeping the resistance constant (more generally, if the impedance can be changed by (Zm)), the point U can move to the point Videal. I understand. Unlike the prior art, in the embodiment, the reactance (Xm ′) of the matching circuit necessary for realizing the reactance (Xm) is required. Specifically, the reactance (Xm ′) of the matching circuit is determined so that the reactance (Xm) becomes equal to the sum of the reactance (Xm ′) of the matching circuit and the reactance (Lw) of the wiring. More generally, the impedance (Zm ′) of the matching circuit is determined so that the impedance (Zm) becomes equal to the sum of the impedance (Zm ′) of the matching circuit and the impedance Zw due to the wiring. The reactance (Lw) of the wiring (or the impedance (Zw) of the wiring) can be calculated by the method described in “5.” and “6.” above.

ステップ174においては、アンテナに接続される整合回路に、ステップ172で求めたリアクタンス(Xm')(又はインピーダンス(Zm'))を設定し、電磁界シミュレーションを行う。整合回路によるリアクタンスに加えて付随する配線によるリアクタンス(又はインピーダンス)をも考慮して電磁界シミュレーションが行われるので、適切な整合特性を得ることができる。図18に示されているように、従来は整合回路のリアクタンスを(Xm)に設定していたので、シミュレーションの結果示される整合回路の影響も含むアンテナインピーダンスは点Wで示される値を示していた。しかしながら、実施の形態では整合回路のリアクタンスをXm'(=Xm−Lw)に設定しているので、シミュレーションの結果示されるアンテナインピーダンスは、点Vactualに示す値を示す。このように、点Uを、目標の点Videalに実質的に等しい点Vactualに移すことができる。   In step 174, the reactance (Xm ′) (or impedance (Zm ′)) obtained in step 172 is set in the matching circuit connected to the antenna, and electromagnetic field simulation is performed. Since the electromagnetic field simulation is performed in consideration of the reactance (or impedance) of the accompanying wiring in addition to the reactance of the matching circuit, an appropriate matching characteristic can be obtained. As shown in FIG. 18, since the reactance of the matching circuit was conventionally set to (Xm), the antenna impedance including the effect of the matching circuit shown as a result of simulation shows the value indicated by the point W. It was. However, since the reactance of the matching circuit is set to Xm ′ (= Xm−Lw) in the embodiment, the antenna impedance shown as a result of the simulation shows the value indicated by the point Vactual. In this way, the point U can be moved to a point Vactual that is substantially equal to the target point Videal.

<9.シミュレーション装置>
図19は、図17に示すような方法を実行するシミュレーション装置190の機能ブロック図を示す。シミュレーション装置190は、入力部191と、インピーダンス決定部192と、電磁界シミュレータ193と、出力部194とを有する。
<9. Simulation device>
FIG. 19 shows a functional block diagram of a simulation apparatus 190 that executes the method shown in FIG. The simulation apparatus 190 includes an input unit 191, an impedance determination unit 192, an electromagnetic field simulator 193, and an output unit 194.

入力部191は、シミュレーション装置190で電磁界シミュレーションを行うために必要な様々なパラメータの値を受ける。例えば、電磁波の周波数、誘電率、導電率、透磁率、磁気抵抗、基板の寸法(長さ、厚み、幅)、配線の寸法(長さ、厚み、幅)、アンテナの形状等を指定するパラメータの値が入力される。入力は、ユーザが手作業で入力してもよいし、或いは何らかの装置から出力される値を受信することで行われてもよい。   The input unit 191 receives various parameter values necessary for performing an electromagnetic field simulation with the simulation apparatus 190. For example, parameters that specify electromagnetic wave frequency, dielectric constant, electrical conductivity, magnetic permeability, magnetic resistance, substrate dimensions (length, thickness, width), wiring dimensions (length, thickness, width), antenna shape, etc. The value of is entered. The input may be performed manually by the user, or may be performed by receiving a value output from some device.

インピーダンス決定部192は、整合回路が接続されていない場合に波源から見た整合回路の影響も含むアンテナインピーダンスを測定し、配線のインピーダンスを考慮しながら整合回路のインピーダンスを決定する。なお、インピーダンス決定部192は、インピーダンスだけでなくアドミタンスを決定することもできる。   The impedance determination unit 192 measures the antenna impedance including the effect of the matching circuit as viewed from the wave source when the matching circuit is not connected, and determines the impedance of the matching circuit while considering the impedance of the wiring. The impedance determining unit 192 can determine not only the impedance but also the admittance.

電磁界シミュレータ193は、インピーダンス決定部により決定されたインピーダンスが整合回路のインピーダンスであるという条件の下で、電磁界シミュレーションを行う。シミュレーションの方法(解析法)は、適切な如何なる方法であってもよいが、典型的には、TDFD法やFI法である。   The electromagnetic field simulator 193 performs electromagnetic field simulation under the condition that the impedance determined by the impedance determination unit is the impedance of the matching circuit. The simulation method (analysis method) may be any suitable method, but is typically the TDFD method or the FI method.

出力部194は、電磁界シミュレーションの結果を視覚的に表示する、紙に印刷する、或いはその他の任意の方法で結果を出力する。この出力は、他の装置に結果を電子的に転送することも含む。   The output unit 194 visually displays the result of the electromagnetic field simulation, prints it on paper, or outputs the result by any other method. This output also includes electronically transferring the results to other devices.

以上、開示される実施の形態によれば、整合回路だけでなく整合回路に付随する配線のインピーダンスをも考慮することで、アンテナの設計段階や上流基礎検討段階等における整合回路のモデル化を適切に行うことができるようになる。これにより、整合回路のインピーダンスを調整し直したり、電磁界シミュレーションをやり直したりする手間を実質的に省くことができる。   As described above, according to the disclosed embodiment, not only the matching circuit but also the impedance of the wiring accompanying the matching circuit is taken into consideration so that the matching circuit can be appropriately modeled in the antenna design stage or the upstream basic examination stage. To be able to do that. Thereby, the trouble of adjusting the impedance of the matching circuit again or performing the electromagnetic field simulation again can be substantially eliminated.

以上、整合回路だけでなく配線の影響をも考慮して整合回路のインピーダンスを設定する方法及び装置を説明してきたが、開示される実施の形態はそのような実施形態に限定されず、当業者は様々な変形例、修正例、代替例、置換例等を理解するであろう。例えばカーテシアン座標系を用いて説明が行われてきたが、実施の形態は他の座標系にも使用できることは当業者に自明である。実施の形態の理解を促すため具体的な数値例を用いて説明がなされたが、特に断りのない限り、それらの数値は単なる一例に過ぎず適切な如何なる値が使用されてもよい。また、実施の形態の理解を促すため具体的な数式を用いて説明がなされたが、特に断りのない限り、それらの数式は一例に過ぎず、同様な結果をもたらす他の数式が使用されてもよい。上記の説明における項目の区分けは開示される実施の形態に本質的ではなく、2つ以上の項目に記載された事項が必要に応じて組み合わせて使用されてもよいし、ある項目に記載された事項が、別の項目に記載された事項に(矛盾しない限り)適用されてよい。機能ブロック図における機能部又は処理部の境界は必ずしも物理的な部品の境界に対応するとは限らない。複数の機能部の動作が物理的には1つの部品で行われてもよいし、あるいは1つの機能部の動作が物理的には複数の部品により行われてもよい。   The method and apparatus for setting the impedance of the matching circuit in consideration of not only the matching circuit but also the influence of the wiring have been described above, but the disclosed embodiments are not limited to such embodiments, and those skilled in the art Will understand various variations, modifications, alternatives, substitutions, and the like. For example, although the description has been made using the Cartesian coordinate system, it is obvious to those skilled in the art that the embodiment can be used for other coordinate systems. Although specific numerical examples have been described to facilitate understanding of the embodiment, these numerical values are merely examples, and any appropriate values may be used unless otherwise specified. In addition, although specific mathematical formulas have been used to facilitate understanding of the embodiment, these mathematical formulas are only examples unless otherwise specified, and other mathematical formulas that yield similar results are used. Also good. The classification of items in the above description is not essential to the disclosed embodiment, and the items described in two or more items may be used in combination as necessary, or are described in a certain item. A matter may apply to a matter described in another item (unless it conflicts). The boundaries between functional units or processing units in the functional block diagram do not necessarily correspond to physical component boundaries. The operations of a plurality of functional units may be physically performed by one component, or the operations of one functional unit may be physically performed by a plurality of components.

上記の説明において、「実施形態」、「一実施形態」及び「実施の形態」等の用語が使用される場合、必ずしもそれら全てが同じ形態を指すわけではないことに留意を要する。開示される実施の形態は、上記の形態に限定されず、開示される実施の形態の精神から逸脱することなく、様々な変形例、修正例、代替例、置換例等が当業者にとって明らかであり、そのような変形例、修正例、代替例、置換例等は添付の特許請求の範囲に包含されることが意図されている。
(付記1)
集中定数素子により形成された整合回路がアンテナに接続されていない場合における波源から見たアンテナインピーダンスが、配線を通じて前記整合回路を前記アンテナに接続した場合に前記波源から見た前記配線を考慮したアンテナインピーダンスと、波源の内部インピーダンスとの合計に等しくなるように、前記整合回路のインピーダンスを決定するインピーダンス決定部と、
離散化されたマックスウェル方程式を解くことで、決定された前記インピーダンスを有する前記整合回路が接続された前記アンテナについて電磁界シミュレーションを実行する電磁界シミュレータと
を有するシミュレーション装置。
(付記2)
前記集中定数素子が、レジスタ、インダクタ及びキャパシタのうちの1つ以上を含む、付記項1に記載のシミュレーション装置。
(付記3)
前記整合回路は、前記アンテナと前記波源との間に直列に接続されている、付記項1又は2に記載のシミュレーション装置。
(付記4)
前記配線により生じるインピーダンスが、マイクロストリップラインによるインピーダンスで近似されている、付記項3に記載のシミュレーション装置。
(付記5)
前記整合回路は、前記波源に並列に接続されている、付記項1又は2に記載のシミュレーション装置。
(付記6)
前記配線により生じるインピーダンスが、前記波源、前記配線及び前記整合回路を含むループのインダクタンスから、前記波源に関する自己インダクタンスを減算することで求められる、付記項5に記載のシミュレーション装置。
(付記7)
前記整合回路は、前記アンテナと前記波源との間に直列に接続されている第1の整合回路と、前記波源に並列に接続されている第2の整合回路とを含む、付記項1又は2に記載のシミュレーション装置。
(付記8)
前記電磁界シミュレータが、時間領域有限差分法又は有限積分法を利用して、離散化されたマックスウェル方程式を解くことで、決定された前記インピーダンスを有する前記整合回路が接続された前記アンテナについて電磁界シミュレーションを実行する、付記項1ないし7の何れか1項に記載のシミュレーション装置。
(付記9)
前記配線の半径は、前記マックスウェル方程式を離散化する際の単位長さのe2分の1に実質的に等しい、付記項1ないし8の何れか1項に記載のシミュレーション装置。
(付記10)
集中定数素子により形成された整合回路がアンテナに接続されていない場合における波源から見たアンテナインピーダンスが、配線を通じて前記整合回路を前記アンテナに接続した場合に前記波源から見た前記配線を考慮したアンテナインピーダンスと、波源の内部インピーダンスとの合計に等しくなるように、前記整合回路のインピーダンスを決定するステップと、
離散化されたマックスウェル方程式を解くことで、決定された前記インピーダンスを有する前記整合回路が接続された前記アンテナについて電磁界シミュレーションを実行するステップと
を有するシミュレーション方法。
It should be noted that in the above description, when terms such as “embodiment”, “one embodiment”, and “embodiment” are used, they do not necessarily all refer to the same form. The disclosed embodiments are not limited to the above-described embodiments, and various modifications, modifications, alternatives, substitutions, and the like will be apparent to those skilled in the art without departing from the spirit of the disclosed embodiments. Such variations, modifications, alternatives, substitutions and the like are intended to be included within the scope of the appended claims.
(Appendix 1)
The antenna impedance seen from the wave source when the matching circuit formed by the lumped constant element is not connected to the antenna, the antenna considering the wiring seen from the wave source when the matching circuit is connected to the antenna through the wiring An impedance determination unit that determines the impedance of the matching circuit so as to be equal to the sum of the impedance and the internal impedance of the wave source;
A simulation apparatus comprising: an electromagnetic field simulator that performs an electromagnetic field simulation on the antenna to which the matching circuit having the determined impedance is connected by solving a discretized Maxwell equation.
(Appendix 2)
The simulation apparatus according to appendix 1, wherein the lumped constant element includes one or more of a resistor, an inductor, and a capacitor.
(Appendix 3)
The simulation device according to appendix 1 or 2, wherein the matching circuit is connected in series between the antenna and the wave source.
(Appendix 4)
The simulation apparatus according to claim 3, wherein an impedance generated by the wiring is approximated by an impedance of a microstrip line.
(Appendix 5)
The simulation device according to appendix 1 or 2, wherein the matching circuit is connected in parallel to the wave source.
(Appendix 6)
The simulation apparatus according to claim 5, wherein the impedance generated by the wiring is obtained by subtracting a self-inductance related to the wave source from an inductance of a loop including the wave source, the wiring, and the matching circuit.
(Appendix 7)
The matching item 1 or 2, wherein the matching circuit includes a first matching circuit connected in series between the antenna and the wave source, and a second matching circuit connected in parallel to the wave source. The simulation apparatus described in 1.
(Appendix 8)
The electromagnetic field simulator uses the time-domain finite difference method or the finite integration method to solve the discretized Maxwell equation, thereby electromagnetically controlling the antenna to which the matching circuit having the determined impedance is connected. 8. The simulation apparatus according to any one of additional items 1 to 7, which executes a boundary simulation.
(Appendix 9)
The simulation device according to any one of appendices 1 to 8, wherein a radius of the wiring is substantially equal to e1 / 2 of a unit length when the Maxwell equation is discretized.
(Appendix 10)
The antenna impedance seen from the wave source when the matching circuit formed by the lumped constant element is not connected to the antenna, the antenna considering the wiring seen from the wave source when the matching circuit is connected to the antenna through the wiring Determining the impedance of the matching circuit to be equal to the sum of the impedance and the internal impedance of the wave source;
A simulation method comprising: performing electromagnetic field simulation on the antenna to which the matching circuit having the determined impedance is connected by solving the discretized Maxwell equation.

11 基板
12 アンテナ
13 波源及び整合回路
21 波源
22 整合回路
121 誘電体層
123 配線
190 シミュレーション装置
191 入力部
192 インピーダンス決定部
193 電磁界シミュレータ
194 出力部
11 Board
12 Antenna
13 Wave source and matching circuit
21 wave source
22 Matching circuit
121 Dielectric layer
123 Wiring
190 Simulation equipment
191 Input section
192 Impedance determination unit
193 Electromagnetic simulator
194 Output section

Claims (5)

集中定数素子により形成された整合回路がアンテナに接続されていない場合における波源から見たアンテナインピーダンスが、配線を通じて前記整合回路を前記アンテナに接続した場合に前記波源から見た前記配線を考慮したアンテナインピーダンスと、波源の内部インピーダンスとの合計に等しくなるように、前記整合回路のインピーダンスを決定するインピーダンス決定部と、
離散化されたマックスウェル方程式を解くことで、決定された前記インピーダンスを有する前記整合回路が接続された前記アンテナについて電磁界シミュレーションを実行する電磁界シミュレータと
を有するシミュレーション装置。
The antenna impedance seen from the wave source when the matching circuit formed by the lumped constant element is not connected to the antenna, the antenna considering the wiring seen from the wave source when the matching circuit is connected to the antenna through the wiring An impedance determination unit that determines the impedance of the matching circuit so as to be equal to the sum of the impedance and the internal impedance of the wave source;
A simulation apparatus comprising: an electromagnetic field simulator that performs an electromagnetic field simulation on the antenna to which the matching circuit having the determined impedance is connected by solving a discretized Maxwell equation.
前記集中定数素子が、レジスタ、インダクタ及びキャパシタのうちの1つ以上を含む、請求項1に記載のシミュレーション装置。   The simulation apparatus according to claim 1, wherein the lumped constant element includes one or more of a resistor, an inductor, and a capacitor. 前記整合回路は、前記アンテナと前記波源との間に直列に接続されている、請求項1又は2に記載のシミュレーション装置。   The simulation apparatus according to claim 1, wherein the matching circuit is connected in series between the antenna and the wave source. 前記整合回路は、前記波源に並列に接続されている、請求項1又は2に記載のシミュレーション装置。   The simulation device according to claim 1, wherein the matching circuit is connected in parallel to the wave source. 集中定数素子により形成された整合回路がアンテナに接続されていない場合における波源から見たアンテナインピーダンスが、配線を通じて前記整合回路を前記アンテナに接続した場合に前記波源から見た前記配線を考慮したアンテナインピーダンスと、波源の内部インピーダンスとの合計に等しくなるように、前記整合回路のインピーダンスを、インピーダンス決定部が決定するステップと、
離散化されたマックスウェル方程式を解くことで、決定された前記インピーダンスを有する前記整合回路が接続された前記アンテナについて電磁界シミュレーションを、電磁界シミュレータが実行するステップと
を有するシミュレーション方法。
The antenna impedance seen from the wave source when the matching circuit formed by the lumped constant element is not connected to the antenna, the antenna considering the wiring seen from the wave source when the matching circuit is connected to the antenna through the wiring An impedance determining unit determining an impedance of the matching circuit to be equal to a sum of an impedance and an internal impedance of the wave source;
An electromagnetic field simulator executing an electromagnetic field simulation on the antenna to which the matching circuit having the determined impedance is connected by solving a discretized Maxwell equation.
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