SWEによる測定値を使用した放射源設定

CEM Oneでは、Spherical Wave Expansion（球面波展開）を使ってアンテナなど通信デバイスの測定やシミュレーションで得られた近傍界・遠方界データから、組み込みシミュレーションで利用可能な波源を作成する事が出来ます。この機能によって、アンテナの詳細形状、寸法、材料などの情報が無くてもデバイスを組み込んだ全体モデルの放射パターン解析を行う事が可能となります。また細かなアンテナ形状のモデル化回避が可能となるため全体メッシュ数の削減にもつながり、計算負荷の低減にも寄与します。

SWE（Spherical Wave Expansion）機能

球面モードの合成で波源を近似（放射を再現）します。
下記のようにシミュレーションまたは測定値から定義可能です。

• シミュレーション：アンテナなど放射体解析と同時計算
• 測定（または他ツールのシミュレーション結果）：放射体の近傍界または遠方界測定値から計算
  • 近傍界：放射源を囲む直行座標位置（X、Y、Z）における電界、磁界のRealとImaginary（または振幅値と位相値）
    
    
    
    
    
  • 遠方界：放射源を囲む球面座標位置（θ、φ）における電界のRealとImaginary（または振幅値と位相値）
    
    
    
    

遠方界測定データを使ったSWE生成

必要データ

• 周波数
• 測定座標
  球面座標系：θ、φ
  θ：0~180°、φ：0~360°
• 測定値
  各座標におけるθ、φ方向電界成分のRealとImaginary値
  （または振幅値と位相値）
  
  

機能検証

測定値の代わりにシミュレーションの遠方界結果データを使用してSWEソースを作成し、遠方界の再現性を確認しました。

サンプルモデル（パッチアンテナ：8.2GHz）

遠方界データ取得用観測面はθ方向が0~180°まで10°間隔のカーブ出力設定面をφ方向0~350°まで10°間隔で配置し、全ての座標における電界θ、φ成分のRealとImaginaryを取得（測定データの代替）

　　　　　








シミュレーションで得られた遠方界結果から作成した、SWE生成用テキストファイル例

生成されたSWEソースの遠方界と元データとの比較

上記遠方界グラフから、SWEによって元のパッチアンテナの遠方界をよく再現出来ている事が確認出来ます。

今回のサンプルパッチアンテナの遠方界形状は比較的スムーズな形（球に近い形状）で、SWE生成に使用した遠方電界データはθ、φ方向それぞれ10°間隔で取得しましたが、細かい角度間隔でデータを取得する事により複雑な遠方界形状にも対応可能となっております。

この方法で作成した波源は「樹脂板形状とミリ波の反射シミュレーション」で紹介した3D3Dカップリング機能と同様にFDTDやモーメント法ソルバーのソース（放射源）として使用する事が出来るため、複雑な3D筐体と組み合わせて組み込み状態での放射パターンシミュレーションに適用する事が出来ます。