共振シミュレーション

EMWORKS における共振解析の役割

EMWORKS の共振ソルバーは、3D 構造の自然共振周波数および電磁界分布（モード）を求めます。本解析は RF & MICROWAVES モジュールで定義されたモデルに対して実行され、形状および材料特性がデバイスの共振特性にどのように影響するかを理解するために使用されます。

代表的な用途には、空洞および導波管共振器、共振フィルタ、平面型および誘電体共振器など、離散モードや Q 値が重要となる構造が含まれます。

主な機能

• 固有モード解析（Eigenmode Analysis）：閉構造または部分的に開放された構造に対して、共振周波数および対応する電磁界分布（固有モード）を計算します。

• モード識別: 電界・磁界分布、表面電流、蓄積エネルギーを解析し、どの物理モードが励起されているか、またそれが構造形状とどのように関連しているかを特定します。

• Q 値の推定: 蓄積エネルギーと損失に基づいて無負荷 Q 値を推定し、材料特性や必要に応じて導体損失の影響も考慮します。

• 材料および形状の影響評価: 寸法変更、切り欠き、調整要素、材料変更が共振周波数のシフトや電磁界の閉じ込め特性に与える影響を評価します。

• 境界条件の制御: 完全電気導体（PEC）、完全磁気導体（PMC）、対称面、吸収領域などの適切な境界条件を設定し、実際の物理環境を忠実に再現します。

主に解析されるデバイスおよび構造

EMWORKS の共振解析は、以下のような構造に一般的に適用されます。

• Cavity resonators – フィルタ、発振器、測定治具に使用される矩形、円形、または複雑形状の空洞。

• Waveguide resonators and sections – アイリス、ポストなどの構造を含み、特定のモードを支持する導波管。

• Dielectric resonators – フィルタや発振器に用いられる誘電体材料ベースの共振構造。

• Planar and microstrip resonators – PCB や基板上に形成される印刷型共振器および関連構造で、フィルタや周波数選択素子の基盤となるもの。

• Filter structures – 導波管、空洞、または平面型フィルタ内の共振セクションで、モード挙動や結合特性の理解が不可欠な構造。

EMWORKS 共振解析の出力結果  

EMWORKS による一般的な共振解析では、以下の結果が得られます。

• 指定した周波数範囲内の共振周波数一覧

• 各計算モードに対する電磁界分布プロット（電界および磁界）

• モードごとの蓄積電気エネルギーおよび磁気エネルギーの推定値

• 材料損失および導体損失を考慮した無負荷 Q 値の推定

これらの結果により、形状的特徴と共振特性の関係を明確にし、寸法、材料、または結合構造の最適化に役立てることができます。