An Efficient Approach for Modeling Semi-infinite Lossy Ground in Electromagnetic Scattering Problem using FDTD Analysis

摘要

本論文では，大地上に直立した人体がVHF帯の電磁波に曝露された際の影響をFDTD法を用いて定量的に評価することを目的とし,FDTDにおける半無限大地の効率的なモデル化手法を検討した．FDTD法において，半無限の媒質をモデル化するには,半無限媒質と整合を取ったPML吸収条件を用いるのが一般的であるが，損失性媒質に対するPML吸収境界条件は計算コストの面で非常に不利である.そこで本論文では，VHF帯における大地の損失が小さい事に着目し,低損失媒質に対する表面インピーダンス条件を用いることで効率的な半無限大地のモデル化が出来ることを示す.解析対象は,大地上に垂直に置かれた金属ワイヤ，および人体の平均的な電気定数値の損失性角柱とした.解析結果より,表面インピーダンス境界条件を用いた手法は高精度かつ大幅な計算時間の削減が可能であることが分かった.また，計算手法の妥当性は，モーメント法と比較する事によって確認した．%In order to model semi-infinite ground in FDTD calculation, the PML absorbing boundary condition which matches lossy ground is used in general FDTD analysis. But, the huge computer resources are required, because, PML needs many additional variables. In this study, an efficient numerical modeling of lossy ground plane for FDTD analysis of induced current is proposed. The proposed method uses Surface Impedance Boundary Condition (SIBC). In this paper, we calculate the induced current of the metal wire standing on the realistic ground plane, and from results, it was shown that the proposed method was effective to model semi-infinite ground.