電磁シミュレーションとは？

マクスウェルの方程式とファラデーの法則の近似計算を使用した電磁シミュレーションは、電磁気学のモデルであり、環境とそれらに関する物理的構造に対する影響です。 電磁シミュレーションを使用して、衛星アンテナを正しい方向に向けて、最大のチャネルと明瞭さを実現し、その性能を判断したり、自由空間にないときに波の伝搬を判断したりできます。 これらのシミュレーションは、コンピューターチップの効率的な設計を支援し、主要な電子機器のコンポーネントの非互換性を特定することで、その性能を改善する方法を示します。 ピックアップされ、散乱され、小さな粒子に吸収される電磁放射は、粒子加速器プロジェクトの欧州核研究機関（CERN）研究所の科学プロジェクトのシミュレーションで使用されます。 電磁シミュレーションプログラムは、大学の物理学研究室のツールとしても使用されており、学生はそれらを使用して問題を解決する実践的な経験を得ることができます。

直交グリッドまたは非直交グリッドの各ポイントでマクスウェルの方程式を解くことは、グリッドを使用して空間のトポロジカルな調査を作成し、空間を離散化する手段の1つです。 電磁界シミュレーションでこれらの方程式を解くと、コンピューターのメモリと電力の問題が明らかになります。これは、通常、ドメイン全体の各瞬間をタイムステッピングすることでスーパーコンピューター上でしか実行できないためです時間の反復と高速フーリエ変換。 流体力学では、境界法または「モーメント法」（MoM）を適用して、工学上の問題、音響、電磁気を解決できます。 これにより、空間全体の各タイムステップでのボリューム値ではなく、空間の境界領域のみに計算が集中します。

キッチン電子レンジは、ファラデーケージとして知られているものに類似しており、電磁シミュレーションモデルが電磁保護にどのように役立つかを示しています。 電流は金属の壁または他のそのような遮蔽装置によって遮断できますが、磁気電流は障害物の周りを移動するだけです。 ファラデーのケージでは、ケージの壁が接地されると、メッシュパターンの電荷キャリアとして機能し、電界を補償する電子によって電流の経路が乱されます。 これにより、電流が消費されます。 マイクロ波はメッシュの小さな穴よりも大きいため、マイクロ波ドアの前面のメッシュスクリーンがデバイスからのマイクロ波の漏れをブロックするように、電磁メッシュシミュレーションは電流からの良好な保護シールドを設計できます。

ある瞬間に電場を循環し、次に次の瞬間に磁場を循環し、繰り返し交互に繰り返すことによりマクスウェル方程式を解く電磁界シミュレーション方法は、有限差分時間領域（FDTD）法として知られています。シミュレーションの作成。 EM波と材料構造工学の問題との相互作用は、1990年頃からこの方法によって米国で他のどの方法よりも解決されています。レーダー署名技術、無線技術、生物医学イメージングの解決に使用されています。 。

回路の電磁シミュレーションと解析のための波のモデリングは、部分要素等価回路（PEEC）の3次元（3-D）全波モデリング手法を使用して実行できます。 積分方程式はキルヒホッフの電圧則として解釈され、PEECを使用して、完全な回路の3Dジオメトリソリューションを提供するPEECセルに適用され、追加の回路を直流設計にピギーバックできます。 電磁シミュレーションでこのようなモデルを使用すると、集積回路の製造にかかる時間と費用を節約できます。

大学の物理学部門では、物理シミュレーションの現象を学生に視覚的に表現するために、電磁シミュレーションを介して学生にレッスンを提供するように設計されたビデオゲームを利用し始めています。 これにより、学生は概念をよりよく理解し、自分の理解の弱点とそれを強化するための手順を明らかにする脳体験を得ることができます。 学生とインストラクターの両方が、電磁シミュレーションソフトウェアによる物理概念の現実世界の例を使用して、より高速でより詳細な学習を促進できることを発見しました。