移動通信機器使用時における移動物体近傍界の数値解法

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13650435
• Research Institution: Tokyo University of Technology
• Principal Investigator: 黒田 道子 東京工科大学, 工学部, 教授 (70225308)
• Keywords: 移動境界適合座標系 / FD・TD法 / 近傍界 / 移動体 / MEMSデバイス / 可動電極

Research Abstract

移動物体からの電磁波の解析や光・ミリ波デバイスの設計のために振動する境界を持つ場合の電磁界解析が重要な問題となってきている.しかし,従来の数値解析法では,これらの問題の解析は困難である.黒田は任意形状,任意運動に適用できる数値解析法である移動境界適合座標系を用いて様々な数値解析を行い,理論解との比較を行ってきている.この手法は格子生成法に時間因子を導入した座標変換法で複雑な物理座標系を数値計算のための計算座標系に変換した後,FDTD法で数値解析を行う方法である.今回は移動物体の近傍界に注目し,準静止界の他,高速の場合にも適用できるよう2次の近似解までを考慮した座標変換法を用いて解析を行った.具体的には,運動する物体に入射した電磁波の近傍電磁界と静止物体の近傍電磁界の比較を行った.これまで高速の場合にも適用できる時間変換式を導入した数値解析法を提案してきているが,この変換式をさらに検討し,より一般性を持たせた定式化を行った.さらに,もう一方では,この手法をミリ波・準ミリ波通信のための可動電極を持つMEMSデバイスの解析に適用できると考え,研究を行ってきている.平成14年度の成果としては,2002年6月にIEEEAPS/URSI,7月にPIERS2002(Progress of International Electromagnetic Research Symposium),10月に電気学会電磁界理論シンポジウム,11月にAPMC2002(Asia Pacific Microwave Conference)で発表した.これらをまとめた論文が論文誌Telecommunications and Radio Engineeringに2002年5月掲載され,さらに電気学会論文誌Aに掲載が決定している.さらに,2003年3月にACES2003(Applied Computational electromagnetic Society)で発表し,2003年6月にIEEE AP-S/URSI2003(Antennas ＆ Propagation Society/the International Union of Radio Science)で発表予定である.このように,運動する物体に対する電磁界解析が移動通信の分野だけでなく,MEMSなどのミリ波、マイクロ波デバイスの設計にも必要とされてきている手法であるため,これらのデバイスの設計のための数値解析法としてこれから益々必要な研究であるといえる.

Research Products

• [Publications] M.Kuroda, K.Kawano: "FD-TD method to solve the moving boundary problems-Comparison between quasi-stationary cases and relativistic cases (invited paper)"Telecommunications and Radio Engineering. 58-1 & 2. 187-193 (2002)
• [Publications] 河野, 三浦, 高橋, 黒田: "移動境界適合座標系のマイクロマシン解析への応用"電気学会論文誌A. 123・3(採録決定). 280-284 (2003)
• [Publications] M.Kuroda, K.Kawanom, M.M.Tentzeris: "Body Fitted Grid Generation Method with Moving Boundaries and Its Application for Analysis of MEMS Devices"Proc. of the 2002 ACES. 219-224 (2002)
• [Publications] M.Kuroda, K.Kawano, N.Miura, M.M.Tentzeris: "Numerical Analysis of MEMS-Based Variable Capacitors Using The Adaptive Body Fitted Grid Generation Method with Moving Boundaries"IEEE APS/URSI 2002. 146 (2002)
• [Publications] M.Kuroda, N.Miura, M.M.Tentzeris: "A Novel Time-Domain Technique for the Analysis of MEMS-Based Variable Capacitors with Moving Metallic Parts"Proc. of APMC2002. 1208-1211 (2002)
• [Publications] 三浦典之, 高橋留美, 黒田道子: "FD-TD法を用いた振動する金属平板を持つMEMSコンデンサの解析"電気学会電磁界理論研究会. EMT-02-117. 13-17 (2002)