(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象装置から放射される電磁界の強度を、シェル要素間の相互インピーダンスと供給電圧を既知の値とし、シェル要素を流れる電流を未知数としてモーメント法により算出する方法において、
前記対象装置をメッシュ状に仮想分割して少なくとも１個の三角形状のシェル要素を含む複数のシェル要素を得るステップと、
前記三角形状のシェル要素の各辺から該辺に対向する頂点に向かう方向のうち、導電性の要素が接続されている頂点に向かう方向及び導電性の要素が接続されていない頂点に向かう方向であって前記三角形状のシェル要素の３つの辺のうちの一つの辺のみが他のシェル要素の辺でもあるときの該辺から該辺に対向する頂点に向かう方向にのみ電流の未知数を設定するとともに、前記三角形状のシェル要素の３つの辺に平行な方向のうち前記三角形状のシェル要素に隣接するシェル要素が存在する方向にのみ電流の未知数を設定するステップと、
を備え、
前記電流の未知数を設定するステップは、
前記複数のシェル要素から１つのシェル要素を選択し、
前記選択されたシェル要素の形状を判定し、
前記判定の結果、前記選択されたシェル要素の形状が三角形の場合に、前記選択されたシェル要素の三角形と合同な２つの三角形を作成して３つの合同な三角形を得、
前記３つの合同な三角形のそれぞれの外側に向かうと仮定した電流の開始点を、該三角形のそれぞれの頂点の１つに対応させ、且つ前記３つの合同な三角形の対応する頂点を重ね合わせたときに、前記開始点は前記３つの合同な三角形のそれぞれで互いに異なる頂点に対応させた後に、
前記開始点の１つに対向する辺を選択し、
前記選択された辺に対向する開始点に導電性要素が接続されているかどうかを判定し、
前記判定の結果、前記選択された辺に対向する開始点に導電性要素が接続されている場合は、該選択された辺から該開始点に向かう電流の未知数を設定し、
前記判定の結果、前記選択された辺に対向する開始点に導電性要素が接続されていない場合は、前記選択された三角形のシェル要素の前記選択された辺以外の辺に隣接するシェル要素があるかどうかを判定し、
前記判定の結果、前記選択された三角形のシェル要素の前記選択された辺以外の辺に隣接するシェル要素がない場合は、前記選択された辺から前記開始点に向かう電流の未知数を設定し、
前記判定の結果、前記選択された三角形のシェル要素の前記選択された辺以外の辺に隣接するシェル要素がある場合は、該隣接するシェル要素に電流が流れ込むように前記三角形の１つの辺に平行な電流の未知数を設定する、というステップを前記３つの合同な三角形のすべてについて繰り返すことを特徴とする電磁界強度算出方法。
【請求項２】
前記三角形の１つの辺に平行な電流の未知数は、前記三角形の各辺から該辺に対向する頂点までの間で、該頂点を除く領域における該辺に平行な電流の未知数を積分して得られることを特徴とする、請求項１に記載の電磁界強度算出方法。
【請求項３】
対象装置から放射される電磁界の強度を、シェル要素間の相互インピーダンスと供給電圧を既知の値とし、シェル要素を流れる電流を未知数としてモーメント法により算出する方法のプログラムを格納する記録媒体において、前記プログラムは、
前記対象装置をメッシュ状に仮想分割して少なくとも１個の三角形状のシェル要素を含む複数のシェル要素を得るステップと、
前記三角形状のシェル要素の各辺から該辺に対向する頂点に向かう方向のうち、導電性の要素が接続されている頂点に向かう方向及び導電性の要素が接続されていない頂点に向かう方向であって前記三角形状のシェル要素の３つの辺のうちの一つの辺のみが他のシェル要素の辺でもあるときの該辺から該辺に対向する頂点に向かう方向にのみ電流の未知数を設定するとともに、前記三角形状のシェル要素の３つの辺に平行な方向のうち前記三角形状のシェル要素に隣接するシェル要素が存在する方向にのみ電流の未知数を設定するステップと、
を備え、
前記電流の未知数を設定するステップは、
前記複数のシェル要素から１つのシェル要素を選択し、
前記選択されたシェル要素の形状を判定し、
前記判定の結果、前記選択されたシェル要素の形状が三角形の場合に、前記選択されたシェル要素の三角形と合同な２つの三角形を作成して３つの合同な三角形を得、
前記３つの合同な三角形のそれぞれの外側に向かうと仮定した電流の開始点を、該三角形のそれぞれの頂点の１つに対応させ、且つ前記３つの合同な三角形の対応する頂点を重ね合わせたときに、前記開始点は前記３つの合同な三角形のそれぞれで互いに異なる頂点に対応させた後に、
前記開始点の１つに対向する辺を選択し、
前記選択された辺に対向する開始点に導電性要素が接続されているかどうかを判定し、
前記判定の結果、前記選択された辺に対向する開始点に導電性要素が接続されている場合は、該選択された辺から該開始点に向かう電流の未知数を設定し、
前記判定の結果、前記選択された辺に対向する開始点に導電性要素が接続されていない場合は、前記選択された三角形のシェル要素の前記選択された辺以外の辺に隣接するシェル要素があるかどうかを判定し、
前記判定の結果、前記選択された三角形のシェル要素の前記選択された辺以外の辺に隣接するシェル要素がない場合は、前記選択された辺から前記開始点に向かう電流の未知数を設定し、
前記判定の結果、前記選択された三角形のシェル要素の前記選択された辺以外の辺に隣接するシェル要素がある場合は、該隣接するシェル要素に電流が流れ込むように前記三角形の１つの辺に平行な電流の未知数を設定する、というステップを前記３つの合同な三角形のすべてについて繰り返すことを特徴とする電磁界強度算出プログラムを格納する記録媒体。
【請求項４】
前記三角形の１つの辺に平行な電流の未知数は、前記三角形の各辺から該辺に対向する頂点までの間で、該頂点を除く領域における該辺に平行な電流の未知数を積分して得られることを特徴とする、請求項３に記載の記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はプリント基板や、車輌の本体や、車輌のアンテナが埋め込まれたリアガラス等といった対象装置から放射される電磁界の強度をモーメント法を用いて算出する電磁界強度算出方法及びプログラム記録媒体に関する。
電子機器等の対象装置から発生される電磁波は、不要電波であっても必要な電波であっても、その強度を規制された範囲内に抑える必要がある。このために、対象装置の設計段階で、その対象装置から放射されると考えられる電磁界の強度をシミュレーションにより計算することが必要になる。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電磁界強度算出方法においては、対象装置の表面をメッシュ状に仮想分割して四角形のシェル要素に分けて、各シェル要素を流れる電流を求めることにより、対象装置から放射される電磁界強度を算出していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、四角形のシェル要素だけでは、処理対象のコーナ部等におけるようにシェル要素が三角形となる場合に、電磁界強度を算出できないという問題がある。これを図９及び図１０により説明する。
図９は対象装置をメッシュ状に仮想分割した状態を示す図である。図において、三角形状のシェル要素９１及び９２を除くすべてのシェル要素は四角形である。四角形のシェル要素の各辺を流れると考えられる電流値はその先にも電流が流れると考えられるので、周知のモーメント法により算出できる。これらの電流値は図に矢印で示されている。
【０００４】
ところが、三角形状のシェル要素９１及び９２の各辺から対向する頂点に向けて流れる電流値は、頂点から先に流れるルートがあれば計算できるが、頂点から先に流れるルートがない場合はその頂点における電流値を０にしなければならない。例えば、三角形のシェル要素９２の頂点９５にワイヤ要素９５が接続されている場合は、辺９４を流れると考えられる電流は計算できるが、三角形のシェル要素９１の頂点９６のように何も接続されていない場合は、辺９４を流れると考えられる電流は０としなければならない。しかし、対象装置上で特別の理由がないのに電流を０とすることは、実際の対象装置の電流値をシミュレートしていないことになる。
【０００５】
図１０は図９に示した従来の電磁界強度算出方法によりあるパターンを流れる電流を示す図である。図に示した対象装置は、パターン幅が１ｍｍで、パターン間隔が２ｍｍ、特性インピーダンスが２９４Ωのパターンである。これに、周波数３０ＭＨｚで２００ｍＡの電流で波源１０５から給電をしたとすると、従来の電磁界強度算出方法によれば電流は全く流れないことになる。これは、パターンのコーナ部に存在する三角形のシェル要素１０１、１０２、１０３、１０４の各辺から対向する頂点に向かう電流値を０としたためである。実際には対象装置には有限の電流が流れる筈なので、図１０のような場合には従来の電磁界強度算出方法では電磁界強度を算出できないという問題がある。
【０００６】
本発明の目的は、電磁界強度算出方法において、シェル要素の形状が三角形であって、頂点にワイヤ要素が接続されていない場合でも対象装置から放射される電磁界強度を算出できるようにすることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明により、三角形状のシェル要素の各辺から該辺に対向する頂点に向かう方向のうち、導電性の要素が接続されている頂点に向かう方向及び導電性の要素が接続されていない頂点に向かう方向であって三角形状のシェル要素の３つの辺のうち一つの辺のみが他のシェル要素の辺でもあるときの該辺から該辺に対向する頂点に向かう方向にのみ電流の未知数を設定するとともに、三角形状のシェル要素の３つの辺に平行な方向のうち三角形状のシェル要素に隣接するシェル要素が存在する方向にのみ電流の未知数を設定することを特徴とする、電磁界強度算出方法が提供される。
【０００８】
好ましくは、上記電流の未知数を設定するステップは、複数のシェル要素から１つのシェル要素を選択し、選択されたシェル要素の形状を判定し、判定の結果、選択されたシェル要素の形状が三角形の場合に、選択されたシェル要素の三角形と合同な２つの三角形を作成して３つの合同な三角形を得、３つの合同な三角形のそれぞれの外側に向かうと仮定した電流の開始点を、該三角形のそれぞれの頂点の１つに対応させ、且つ３つの合同な三角形の対応する頂点を重ね合わせたときに、開始点は３つの合同な三角形のそれぞれで互いに異なる頂点に対応させた後に、開始点の１つに対向する辺を選択し、選択された辺に対向する開始点に導電性要素が接続されているかどうかを判定し、判定の結果、選択された辺に対向する開始点に導電性要素が接続されている場合は、該選択された辺から該開始点に向かう電流の未知数を設定し、判定の結果、選択された辺に対向する開始点に導電性要素が接続されていない場合は、選択された三角形のシェル要素の選択された辺以外の辺に隣接するシェル要素があるかどうかを判定し、判定の結果、選択された三角形のシェル要素の選択された辺以外の辺に隣接するシェル要素がない場合は、選択された辺から開始点に向かう電流の未知数を設定し、判定の結果、選択された三角形のシェル要素の選択された辺以外の辺に隣接するシェル要素がある場合は、該隣接するシェル要素に電流が流れ込むように三角形の１つの辺に平行な電流の未知数を設定する、というステップを３つの合同な三角形のすべてについて繰り返す。
【０００９】
三角形の１つの辺に平行な電流の未知数は、三角形の各辺から該辺に対向する頂点までの間で、該頂点を除く領域における該辺に平行な電流の未知数を積分して得られる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施の形態による電磁界強度算出方法を説明するフローチャートである。このフローチャートにより示される方法は図示しないコンピュータにより行われる。図において、ステップＳ１１でデータを入力する。入力されるデータとしては、対象装置のシェル要素の座標値、交流電圧源の条件（例えば、周波数３０ＭＨｚで、２００ｍＡの電流を流す、といった条件）、対象装置の材料の特性（例えば、配線パターンの金属の導電率）等がある。ついでステップＳ１３で１つのシェル要素を選択し、ステップＳ１４で選択したシェル要素の形状を判定する。この判定の結果、三角形である場合はステップＳ１５に進み、この三角形に合同な三角形を２つ作成する。
【００１１】
図２は図１のステップＳ１４で判定された１つの三角形２１とこれに合同な２つの三角形２２及び２３を示す図である。図２において、３つの合同な三角形２１〜２３のそれぞれの外側に向かうと考えられる電流の開始点を、三角形２１〜２３のそれぞれの頂点の１つに対応させ、且つ前記３つの合同な三角形の対応する頂点を重ね合わせたときに、開始点２４〜２６は前記３つの合同な三角形のそれぞれで互いに異なる頂点に対応させる。即ち、三角形２１の１つの頂点に電流の開始点２４を対応させ、三角形２２の１つの頂点に電流の開始点２５を対応させ、三角形２３の１つの頂点に電流の開始点２６を対応させ、且つ、三角形２１〜２３の対応する頂点を重ね合わせたときに、開始点２４〜２６は互いに異なる頂点に対応するようになっている。このように、選択された三角形状のシェル要素の外にこれに合同な２つの三角形を作成するのは、電流の未知数の設定をすることの外に、相互インピーダンスの計算や電圧を計算をコンピュータプログラム上で効率良く行うために都合が良いからである。
【００１２】
図１に戻って、ステップＳ１６で、三角形２１〜２３の中の１つの三角形の開始点に対向する辺を選択する。例えば、三角形２１の開始点２４に対向する辺２７を選択する。
次いでステップＳ１７で、上記選択された辺に対向する開始点の先に電流が流れるかを判定する。例えば、選択された辺２７に対向する開始点２４の先に電流が流れるかを判定する。これは開始点に導電性要素が接続されているかどうかにより判定できる。例えば、図３に示すように、三角形２１の開始点２４にアンテナ等のワイヤ要素３１が接続されている場合は、開始点２４の先のワイヤ要素３１に電流が流れると考えられるので、開示点２４の対辺２７に開始点方向に流れると判定される。
【００１３】
ステップＳ１７の判定の結果、開始点の先に電流が流れると判定されると、ステップＳ１８にてその開始点の対辺に電流モードを設定する。以下の記載で電流モードを設定するとは、電流の未知数を設定するということをいう。例えば、図３に示す例の場合は、開始点２４の対辺２７に開始点２４の方向に流れる電流の未知数ｉ0 を設定する。
【００１４】
ステップＳ１７の判定の結果、開始点の先に電流が流れないと判定されるか、ステップＳ１８にて対辺に電流モードを設定した後に、ステップＳ１９に進み、選択された三角形のシェル要素の前記選択された辺以外の辺に隣接するシェル要素があるかどうかを判定する。
ステップＳ１８の判定の結果、選択された三角形のシェル要素の前記選択された辺以外の辺に隣接するシェル要素が存在しないと判定されると、ステップＳ２０に進み、前記選択された辺に電流モードを設定する。例えば、図４に示すように、三角形２１に隣接する他のシェル要素が四角形のシェル要素４１だけの場合は、辺２７以外の辺に隣接するシェル要素は存在しない。この場合は、ステップＳ２０にて、選択された辺２７から開始点２４に向かう電流の未知数ｉ1 を設定する。
【００１５】
このように、三角形のシェル要素の１辺以外に他のシェル要素に接続されている辺がない場合に、その辺に対向する開始点に導電性要素が接続されていなくてもその辺の電流の未知数を設定するようにしたのは、未知数を設定しないと誤差が大きくなるからである。例えば図４の場合に辺２７から開始点２４に向かう電流の未知数ｉ1 を設定しないと、四角形のシェル要素４２、４１を流れる電流の行き先がなくなってしまうことになり、実際の対象装置上を流れる電流と異なってしまう。
【００１６】
ステップＳ１８の判定の結果、選択された三角形のシェル要素の前記選択された辺以外の辺に隣接するシェル要素が存在する場合は、ステップＳ２１に進み当該隣接するシェル要素の辺と共有する辺及びステップＳ１６で選択した辺以外の辺に平行な電流モードを設定する。例えば、図５に示すように、三角形のシェル要素２１が四角形のシェル要素４１と５１に挟まれている場合は、選択された辺２７以外の辺２８に隣接する四角形のシェル要素５１が存在するので、辺２７及び辺２８以外の辺２９に平行な電流の未知数ｉ2を設定する。この平行な電流は、選択された三角形のシェル要素２１に合同な三角形の中から、辺２９に対向する頂点に開始点を持つ三角形２３を用いて設定される。
【００１７】
図６は図５に示したメッシュ状のパターンの三角形のシェル要素２１に平行電流の未知数ｉ2 を設定した後の各シェル要素の電流の未知数の設定状態を示す図である。図示のように、三角形のシェル要素２１にも電流の未知数が設定される。
再び図１に戻り、ステップＳ２２で、すべての辺の選択が終了したかを判定し、否であればステップＳ１６〜Ｓ２１を繰り返す。すべての辺の選択が終了した場合は、ステップＳ１２に戻り、すべてのシェル要素を選択したかを判定し、否であればステップＳ１３以降を繰り返す。すべてのシェル要素の選択が終了した場合は、電流モードの設定操作を終了する。
【００１８】
上記に記載した手法により、三角形のシェル要素が対象装置のどこに存在していても、汎用的にその中の電流の未知数を設定可能であるので、対象装置から放射される電磁界の強度を算出するための解析モデルを容易に作成可能になり、且つ、その電磁界強度の算出精度を向上させることができる。
尚、ステップＳ１４の判定で選択されたシェル要素の形状が四角形の場合は従来から知られている手法により電流モードを設定する。即ち、ステップＳ２３にて四角形の１つの辺を選択し、ステップＳ２４でその辺が別のシェル要素の辺と共有しているかを判定し、共有していればその辺に電流モードを設定する。その辺が別のシェル要素の辺と共有していない場合には、ステップＳ２３に戻り他の辺を選択する。ステップＳ２５にて電流モードを設定し終わるとステップＳ２６に進み、すべての辺を選択したかを判定し、否であればステップＳ２３に戻り別の辺を選択する。すべての辺の選択が終了していればステップＳ１２に戻る。
【００１９】
図７は上記の三角形のシェル要素に設置され得る電流モードを説明する図である。図において、図２に示した三角形のシェル要素２１とこれに合同な２つの三角形２２及び２３のそれぞれに設置可能な電流の未知数が示されている。三角形２１においては、辺２７から開始点２４に向かう電流の未知数７１と、対辺２７に平行な電流の未知数７２が設置可能である。三角形２２においては、辺２８から開始点２５に向かう電流の未知数７３と、対辺２８に平行な電流の未知数７４が設置可能である。三角形２３においては、辺２９から開始点２６に向かう電流の未知数７５と、対辺２９に平行な電流の未知数７６が設置可能である。即ち、三角形のシェル要素において設置可能な電流の未知数は、対辺２７、２８、及び２９からそれぞれの対向する開始点２４、２５、及び２６に向かう３つの電流の未知数７１、７３、及び７５と、対辺２７、２８、及び２９に平行な３つの電流の未知数７２、７４、７６の合計６個の未知数の設置が可能である。これらの６個の設置可能な未知数の中から、実際に設置する未知数が選択される。すなわち、開始点に向かう電流の未知数は、その開始点に導電性要素が接続されている場合にのみ設置のために選択される。対辺に平行な電流の未知数は、その電流の方向に存在する辺が他のシェル要素の辺と共通である場合にのみ、設置のために選択される。図６の例では、電流の未知数ｉ2 の方向に存在する辺２８が別のシェル要素５１の辺と共通なので、電流の辺２９に平行な電流の未知数ｉ2 が設置のために選択された。
【００２０】
尚、辺２７に平行な電流の未知数７２は、三角形２１内で辺２７に平行な線分の電流の未知数を辺２７の位置から開始点２４の位置まで、但し開始点２４を含まないようにして積分することにより得られる。他の平行な電流の未知数７４及び７６も同様に、開始点を含まないようにして三角形内の対辺に平行な線分の電流の未知数を積分することにより得られる。
【００２１】
図８は上記の実施例のようにして三角形のシェル要素内の電流の未知数を設置した場合の、対象装置を流れる電流の未知数の設置状態を示す図である。図示した対象装置は図１０と同様に、パターン幅が１ｍｍで、パターン間隔が２ｍｍ、特性インピーダンスが２９４Ωのパターンである。これに、周波数３０ＭＨｚで２００ｍＡの電流を波源８５から給電をしたとすると、本発明による電磁界強度算出方法によればパターンのコーナ部に存在する三角形のシェル要素８１、８２、８３、８４には開始点の対辺に平行な電流の未知数が設置できるので、従来のようにコーナ部で電流がカットされるという問題は解消する。
【００２２】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば三角形のシェル要素内に電流の未知数を設置可能になるので、対象装置をメッシュ状に分割して得られるシェル要素に三角形状のものが含まれていてもその対象装置を流れる電流の算出が可能になり、その結果電磁界強度の算出を精度よく行うことが可能になる。また、三角形のシェル要素を解析モデルに含ませてもよくなるので、対象装置の解析モデルの作成が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による電磁界強度算出方法を説明するフローチャートである。
【図２】図１のステップＳ１４で判定された１つの三角形とこれに合同な２つの三角形を示す図である。
【図３】三角形の開始点にアンテナ等のワイヤ要素が接続されている場合を説明する図である。
【図４】三角形に隣接する他のシェル要素が１つのシェル要素だけの場合を説明する図である。
【図５】三角形のシェル要素の選択された辺以外の辺に隣接するシェル要素が存在する場合を説明する図である。
【図６】図５に示したメッシュ状のパターンの三角形のシェル要素に平行電流の未知数を設定した後の各シェル要素の電流の未知数の設定状態を示す図である。
【図７】三角形のシェル要素に設置され得る電流モードを説明する図である。
【図８】三角形のシェル要素内の電流の未知数を設置した場合の、対象装置を流れる電流の未知数の設置状態を示す図である。
【図９】対象装置をメッシュ状に仮想分割した状態を示す図である。
【図１０】図９に示した従来の電磁界強度算出方法によりあるパターンを流れる電流を示す図である。
【符号の説明】
２１…三角形状のシェル要素
２２，２３…合同な三角形
２４，２５，２６…開始点
２７…開始点２４の対辺
２８…開始点２５の対辺
２９…開始点２６の対辺
３４…導電性要素
４１，４２，５１，５２…四角形状のシェル要素
ｉ0 …導電性要素が接続された開始点に向かう電流の未知数
ｉ1 …隣接シェル要素の１つだけの場合の開始点に向かう電流の未知数
ｉ2 …対辺に平行な電流の未知数
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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