Transcript マイクロ波散乱における逐次伝達法の汎用性に関する検討

空間反転に対する非対称性を有す
る散乱体におけるマイクロ波散乱
の逐次伝達法による解析
T07MD007 井上祐貴
研究背景
• ディーゼルエンジンから排出される粒状物質(PM)などの
有害物質を分解するマイクロ波照射システムがある。
• マイクロ照射システムの開発には、システムのエネルギー
吸収過程を高精度で解析することが必要となる。
有力な手法に逐次伝達法がある。
高精度な解析が可能である。
研究目的
• 対称性を崩した場合の散乱体形状における散乱現象の
逐次伝達法による解析精度の検討を行う。
• 散乱体形状は下記の図に示す。
• 検討方法は、実験値と理論値の透過率を比較し解析精度を検討する。
対称性のある場合
透過波
入射波
散乱体
（ピラー）
対称性を崩した場合
解析法について
有限要素法
• 形状に合わせ要素分割し、解析を行う方法
• 極在波から入射波、反射波、透過波を分離できない
逐次伝達法
• スカラー波の散乱を解析する数値計算法として発展してきた方法である。
• 波動を伝播軸に垂直な平面にフーリエ展開し、1次元の波動方程式として
扱う
• 極在波から入射波、反射波、透過波を完全に分離できる
実験方法
• 測定機器
• 計測範囲
• 計測対象
• 測定内容
ネットワークアナライザ
12.4～18.0[GHz]
導波管幅の1/3の位置にピラーを一本立てたものを使
用
マイクロ波の入射波、反射波、透過波のSパラメータを
測定し、透過率を算出する
透過波
入
射
波
ネットワーク
アナライザー
透
過
波
ピラー
反射波
同軸導波管変換器
入射波
結果
対称性を崩した場合 ｔ＝0.5ｍｍ
対称性を崩した場合 t=0.5mm
4.0
-0.5
3.5
逐次伝達法
3.0
有限要素法
透過率 [dB]
-1.0
-1.5
-2.0
逐次伝達法
-2.5
有限要素法
-3.0
実験値
-3.5
-4.0
12.4
13.8
15.2
f[GHz]
16.6
18
実験値との差 [dB]
0.0
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
0.0
12.4
13.8
15.2
f[GHz]
実験値との差を比較する
最大誤差
[dB]
平均
[dB]
逐次伝達法
0.2964
0.1034
有限要素法
3.3440
1.7440
16.6
18
結論
• 逐次伝達法は、対称性を崩した形状でも有限要素
法より誤差が1/10小さく非常に高い精度で解析で
きる事がわかった。
＜今後の課題＞
• 逐次伝達法の解析精度を利用し、マイクロ波照射
システムの開発を行うこと。
対称性のある場合の結果
対称性のある場合 ｔ＝0.5ｍｍ
対称性のある場合 t=0.5mm
0.0
-1.0
-3.0
-4.0
逐次伝達法
有限要素法
実験値
-5.0
-6.0
-7.0
12.4
13.8
15.2
16.6
18
実験値との差
透過率 [dB]
-2.0
1.8
1.6
1.4
1.2
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
逐次伝達法
有限要素法
12.4
13.8
15.2
f[GHz]
f [GHz]
最大誤差
[dB]
平均
[dB]
逐次伝達法
0.2712
0.1315
有限要素法
1.6731
1.0829
16.6
18