HighFrequency

概要

有限要素法（FEM）を用いて、周波数領域における3次元電磁界解析を行います。

Maxwell方程式を解くことで、電磁波の伝搬や反射、材料および境界との相互作用を解析します。解析結果から、電界・磁界分布やSパラメータなどを取得し、モデルの電磁界応答を評価できます。

解析領域を構成するメッシュ、材料の割り当て、境界条件、解析周波数をPythonのインターフェース上でまとめて設定できます。モデルの設定後に解析を実行し、得られた結果を用いて後処理や可視化を行います。

オブジェクトの作成

model = HighFrequency()model = HighFrequency(frequency)

model = HighFrequency()

model = HighFrequency() 高周波電磁界解析モデルを作成します。解析を実行する前に、frequency を設定する必要があります。

model = HighFrequency(frequency)

model = HighFrequency(frequency) 解析周波数を指定して、高周波電磁界解析モデルを作成します。

入力引数

NameTypeUnitRequiredDefaultDescription

frequency

int | float | list | tuple | numpy.ndarray

Optional

None

電磁界解析で使用する周波数。

プロパティ

frequency: Type int | float | list | tuple | numpy.ndarrayAccess read/writeUnit Hz
電磁界解析で使用する周波数。
mesh: Type MeshAccess read/write
3次元の解析領域を構成するメッシュ。電磁界を計算する領域と、境界条件を適用する表面を定義します。 solve を呼び出す前に、Mesh を設定してください。
boundary: Type list[BoundaryCondition]Access read/write
指定された表面における電磁界の振る舞いを定義する境界条件。導体表面、吸収境界、励振ポートなどを設定します。
material: Type list[Material]Access read-only
モデルの各計算領域に割り当てられた材料。各材料には、対応する領域の電磁気特性が定義されています。 assign_material を使用して、材料をメッシュの1つまたは複数の領域に割り当てます。

メソッド

solve: 電磁界解析を実行し、解析結果を返します。
assign_material: 指定したメッシュ領域に材料を割り当て、電磁気特性を定義します。
show: モデルの形状、材料領域、境界条件を3次元で可視化します。

使用例

高周波電磁界解析モデルの作成と解析

Create a high frequency model object.

#import tanager as tn

#model = tn.HighFrequency(1e9)

#print(model)

数学的定義

HighFrequency は、時間調和マクスウェル方程式から導かれる電界 $\vb{E}$ の3次元波動方程式を解きます。

\curl\left(\mu_r^{-1}\curl\vb{E}\right) - k_0^2\,\varepsilon_r\,\vb{E} = \vb{f} \tag{1}

ここで、 $k_0$ は真空中の波数、 $\varepsilon_r$ は比誘電率、 $\mu_r$ は比透磁率です。

詳しく学ぶ

波動シリーズで使用する電磁界の定式化と有限要素法による定式化については、理論解説のドキュメントを参照してください。

エラー・例外

エラー・例外一覧

hado:highfrequencymessage:EmptyFrequency: Condition
解析周波数が設定されていない状態で solve を呼び出した場合。
Resolution
solve を呼び出す前に、model.frequency を設定してください。
tanager:modelmessage:EmptyMesh: Condition
メッシュが設定されていない状態で solve を呼び出した場合。
Resolution
solve を呼び出す前に、model.mesh に Mesh を設定してください。
tanager:modelmessage:InvalidSweepDimension: Condition
frequency に多次元のNumPy配列を設定した場合。
Resolution
1次元のNumPy配列を使用してください。
tanager:modelmessage:InvalidSweepType: Condition
frequency に真偽値（Boolean）を設定した場合。
Resolution
数値で周波数を指定してください。

注意事項

有限要素法による解析の精度と計算コストは、メッシュの分解能、材料特性、解析周波数、および数値ソルバーの設定に依存します。

参考文献

J.-M. Jin. “The Finite Element Method in Electromagnetics.” Wiley–IEEE Press, 2014. 3rd ed.

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プロパティ​

メソッド​

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