2017 Fiscal Year Research-status Report
導体のエッジ特性を考慮した超高精度三次元電磁波解析法の開発と応用
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17K05150
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| Research Institution | Numazu National College of Technology |
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Principal Investigator |
芹澤 弘秀 沼津工業高等専門学校, 制御情報工学科, 教授 (70226687)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 小林ポテンシャル / 厳密解 / 方形開口 / 電磁波回折 / 電磁波放射 / 異種媒質 / エッジ特性 / 二重無限積分 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
完全導体遮蔽板の板厚を考慮した方形開口による電磁波回折（ただし媒質を真空と仮定）の研究については、これまで不十分であった近傍電磁界（特に開口分布）の調査を行った。開口上の電界分布を様々な板厚と開口寸法に対して計算し、小林ポテンシャル法に基づく解の収束性を詳しく調べた。その結果、板厚が薄い場合は、直角のエッジ特性よりも平板の特性を組み込んだ方が解の収束が速くなることを確認した。また、汎用的数値解法の一つである有限要素法（FEM）の精度を確認するために有限要素解析ソフトウェア（RFモジュール）を導入し、代表的な構造パラメータおよび垂直入射に対して厚い方形開口上の電界分布をFEMで求め、その計算精度を部分的に評価した。
誘電体を考慮した方形開口（板厚を無視）とフランジ付き方形導波管の研究については計算コードの修正と改良を行い、開口でのエネルギー透過量（フランジ付導波管は反射量も）を様々な媒質パラメータに対して計算した。特に、薄い開口の問題では、開口寸法が波長に比べて著しく小さい場合は外部の誘電体の存在がエネルギー透過を促進すること、および、開口が大きくなると誘電率が大きくなるにつれてエネルギー透過量が減少していくことを確認した。フランジ付き導波管の問題については、特に媒質パラメータの違いによって解の収束性が異なるのかを調査し、Meixnerの理論の妥当性について一部検証した。
方形開口の結合問題（媒質を真空と仮定）については４個のベッセル関数と２個の三角関数を被積分関数に含む二重無限積分の計算コードを開発するための準備を行い、積分の一部に漸近展開を適用して簡単な表示式を導出するとともに、一部の関数を解析的に計算した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
板厚を考慮した方形開口による電磁波透過に関する研究では電力流（ポインティングベクトル）を計算して開口近傍の電磁エネルギーの流れを視覚化する予定であったが、開口分布の収束性評価と有限要素解析に多くの時間を要したため、実施できなかった。また、誘電体媒質に関する厚さを無視した方形開口とフランジ付き方形導波管の研究では、計算コードの開発は前年度までに終了していたが、その後更なる修正と改良が必要となったため、データ収集が遅れてしまった。板厚を考慮した開口の有限要素法（FEM）による解析は予定通り実施できたが、フランジ付導波管などの誘電体を考慮した問題についてはFEM解析が間に合わなかった。
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| Strategy for Future Research Activity |
板厚を考慮した方形開口（ただし媒質を真空と仮定）の研究については、電力流（ポインティングベクトル）を計算して開口近傍の電磁エネルギーの流れを視覚化し、構造パラメータの違いによって透過電力量が増減する仕組みを解明する（斜め入射も検討する）。誘電体を考慮した薄い開口（板厚を無視）とフランジ付き方形導波管の計算コードは、更なる修正と改良が行われたため、その妥当性について検討する必要がある。他の手法による結果との比較を行って計算コードの妥当性を検証した後、様々な構造パラメータや媒質パラメータに対して計算を行う。開口の結合問題については二重無限積分の計算コード開発を進める予定である。
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Research Products
(4 results)
