交互方向陽解法に基づくFDTD 法

摘要

集積回路やPCB の高密度化実装に伴い，高速信号に対するシグナル/パワー・インテグリティや不要電磁放射問題が生じ，それらの解析を行う新しいシミュレータの開発が重要な課題の1つになっている．本研究では，電磁界解析手法として交互方向陽解法を用いた新しいFDTD 法を提案する．交互方向陽解法は陽的な差分法の一種で，拡散方程式の解法などに広く用いられている．この差分法をFDTD 法に適用することで，CFL 条件の制約を緩和できる陽的なFDTD 法を実現することができる．また，提案手法の吸収境界条件としてPML 吸収境界条件を導入し，定式化，実装を行う．シミュレーションを用いて提案手法と従来のFDTD 法を比較し，提案手法の有効性について検証する．%In this paper, we propose a new FDTD (Finite-Difference Time-Domain) method using the alternating-direction explicit (ADE) method for the efficient electromagnetic field simulation. This method is based on the ADE method which has been widely used as the explicit-type finite-difference algorithm for solving diffusion equations. Our approach is the first application of the ADE method to the FDTD method. Furthermore, the modified PML (Perfectly Matched Layer) absorbing boundary condition, which is applicable to the proposed new method, is introduced. Finally, The efficiency of the ADE-FDTD method is evaluated by computer simulations.