FDTD法による電磁波解析のポイント解説

FDTD法は電磁界やアンテナばかりではなく,光や電磁環境分野の複雑な問題に適用されてきた。 　まさに電磁界解析に携わる技術者なら誰でも知っておくべき基本計算ツールとなった感がある。このことから,FDTD法に基づく市販のシミュレータも数多く開発されており,研究成果や商品開発に直結する場合も少なくない。 　しかし,使い方によっては致命的になる場合もある。使用条件やモデル化を間違えていることに気づかず,結果を盲目的に信じるからである。 　シミュレータの出した結果が正しいかどうかの判断は結局ユーザに委ねられるのである。 　本講義では,これらのことを鑑み,専門家よりはむしろ初学者を対象に,解析のポイントや陥りやすい誤り紹介しながらFDTD法の基本概念と基礎的な計算手法を説明する。

1. FDTD法の特徴
   1. アニメでみる電磁界
   2. 応用例の紹介
2. 基本概念と定式化
   1. Yeeアルゴリズム
   2. 物体のモデル化
   3. 波源の与え方
   4. 計算のポイントと注意事項
3. 吸収境界条件
   1. Mur
   2. PML
   3. 計算のポイントと注意事項
4. 散乱問題とアンテナ解析
   1. モデル化とそのポイント
   2. 計算例と注意事項
   3. 高精度化
5. 電気回路と電磁界との結合
   1. 回路素子の取り扱い
   2. 回路シミュレータとの結合
   3. ブラックボックスモデル
6. 特殊媒質
   1. 周波数分散性媒質
   2. 異方性媒質
   3. メタマテリアル
   4. 表面インピーダンス法
   5. 計算のポイントと注意事項

[付 録]

どのような時にFDTD法を使うべきか