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公開番号2024059345
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-05-01
出願番号2022166967
出願日2022-10-18
発明の名称解析装置、解析方法及び解析プログラム
出願人日本電信電話株式会社,国立大学法人北海道大学
代理人弁理士法人高田・高橋国際特許事務所
主分類G06F 30/23 20200101AFI20240423BHJP(計算;計数)
要約【課題】電磁界解析における計算精度の低下を抑制しつつ、電磁界解析に必要な記憶容量を削減し、計算時間を短縮させる。
【解決手段】FDTD法を用いて電磁界解析を行う解析装置において、予め定められた設定条件に基づいて、放射波源を囲む解析領域の仮想表面に存在する全ボクセルの一部を間引く処理を行う間引き処理部と、間引き処理部が全ボクセルの一部を間引く処理を行った後に残るボクセルそれぞれの等価電流及び等価磁流を示すデータ、並びに、ボクセルごとに定められた媒質定数を記憶する記憶部と、間引き処理部が全ボクセルの一部を間引く処理を行った後に残るボクセルそれぞれに対し、記憶部が記憶しているボクセルそれぞれの等価電流、等価磁流及び媒質定数を用いて等価定理を適用し、解析領域の遠方界を計算する計算部とを有する。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
ＦＤＴＤ法を用いて電磁界解析を行う解析装置において、
予め定められた設定条件に基づいて、放射波源を囲む解析領域の仮想表面に存在する全ボクセルの一部を間引く処理を行う間引き処理部と、
前記間引き処理部が全ボクセルの一部を間引く処理を行った後に残るボクセルそれぞれの等価電流及び等価磁流を示すデータ、並びに、ボクセルごとに定められた媒質定数を記憶する記憶部と、
前記間引き処理部が全ボクセルの一部を間引く処理を行った後に残るボクセルそれぞれに対し、前記記憶部が記憶しているボクセルそれぞれの等価電流、等価磁流及び媒質定数を用いて等価定理を適用し、前記解析領域の遠方界を計算する計算部と
を有することを特徴とする解析装置。
続きを表示（約 640 文字）【請求項２】
前記間引き処理部は、
間隔が、前記放射波源の周波数における１／８波長～１／４波長の範囲でボクセルの整数倍となるように、全ボクセルの一部を間引くこと
を特徴とする請求項１に記載の解析装置。
【請求項３】
ＦＤＴＤ法を用いて電磁界解析を行う解析方法において、
予め定められた設定条件に基づいて、放射波源を囲む解析領域の仮想表面に存在する全ボクセルの一部を間引く処理を行う間引き処理工程と、
前記間引き処理工程により全ボクセルの一部を間引く処理を行った後に残るボクセルそれぞれの等価電流及び等価磁流を示すデータ、並びに、ボクセルごとに定められた媒質定数を記憶部が記憶する記憶工程と、
前記間引き処理工程により全ボクセルの一部を間引く処理を行った後に残るボクセルそれぞれに対し、前記記憶部が記憶しているボクセルそれぞれの等価電流、等価磁流及び媒質定数を用いて等価定理を適用し、前記解析領域の遠方界を計算する計算工程と
を含むことを特徴とする解析方法。
【請求項４】
前記間引き処理工程では、
間隔が、前記放射波源の周波数における１／８波長～１／４波長の範囲でボクセルの整数倍となるように、全ボクセルの一部を間引くこと
を特徴とする請求項３に記載の解析方法。
【請求項５】
請求項１又は２に記載の解析装置の各部としてコンピュータを機能させるための解析プログラム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、解析装置、解析方法及び解析プログラムに関する。
続きを表示（約 1,200 文字）【背景技術】
【０００２】
無線通信システムの高速化が進むにつれて、装置から発生する電磁界を適切に解析する必要性が高まっている。例えば、ＦＤＴＤ法（Finite-difference time-domain method）は、解析領域を多数のブロック（ボクセル）に分割し、解析領域内の波源により生じる電界と磁界をマクスウェル方程式に基づいて時間更新していく電磁界解析手法である。
【０００３】
ＦＤＴＤ法では、電界と磁界の時間更新を行うときに、前時間ステップにおける電界と磁界、及びボクセルごとの導電率や透磁率などの媒質定数を用いる。そのため、電磁界解析のための計算には、ボクセル数に応じた電界、磁界、媒質定数を保持するためのメモリが必要である（例えば、特許文献１，２参照）。
【０００４】
また、ＦＤＴＤ法は、有限寸法の解析領域の最外を吸収境界で終端することにより、境界からの反射波をなくし、仮想的に無限の広さを再現して放射電磁界を評価することができる。
【０００５】
ＦＤＴＤ法を用いて波源から放射される電波の放射指向特性（遠方界特性）の導出を行うには、評価対象波源を３次元的に包含する（取り囲む）仮想表面を設定する。又は、波源から十分遠方とみなせる程度まで距離を離して寸法を拡大した（等価的に包含とみなせるような寸法の）２次元の仮想表面を設定する。
【０００６】
そして、設定した仮想表面上の等価電流及び等価磁流を計算し、近傍－遠方変換をすることにより、波源から放射される電波の放射指向特性を導出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特開２０１４－６８５１号公報
特開２０１７－０１１５１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
仮想表面上の等価電流及び等価磁流については、ボクセル毎にデータを保持する配列のためのメモリ確保と演算が必要となる。仮想表面に存在するボクセル数は、評価対象の寸法やセルサイズの細かさに比例して増大する。
【０００９】
例えば、ミリ波５Ｇなどで用いられるマッシブＭＩＭＯのような素子数の多いアレーアンテナや、アンテナ＋人体などのように、アンテナ近傍の散乱物の影響まで含めた評価を行うシミュレーションを取り扱う場合には、膨大なメモリサイズと長い演算時間を要するという問題がある。
【００１０】
本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、電磁界解析における計算精度の低下を抑制しつつ、電磁界解析に必要な記憶容量を削減し、計算時間を短縮させることができる解析装置、解析方法及び解析プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
（【００１１】以降は省略されています）

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