By Carlos Vicente and Pierre Monteil in collaboration with Exens Solutions.
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受動素子の無線周波数絶縁破壊の電力レベルを判定
Spark3D は、空洞共振器、導波菅、マイクロストリップ、アンテナなど、さまざまな受動素子における高周波(RF)絶縁破壊の電力レベルを判定するための独自のシミュレーション・ツールです。Spark3D は、CST Studio Suite シミュレーションから場の結果を直接インポートして、真空破壊(マルチパクター)と気体放電を解析できます。ここから、放電効果を引き起こすことなくデバイスが処理できる最大電力を計算します。
任意のコンポーネントの RF 絶縁破壊の電力レベルを判定する一般的な近似手法は、意図的に設計余裕を多く見込んでいます。Spark3D は、絶縁破壊現象を数値的に解析し、より現実的な絶縁破壊の電力レベルを予測して、設計余裕を改善します。
Spark3D は CST Studio Suite® のオプション製品ですが、単体製品としてもご利用いただけます。
マルチパクター効果とは、電子雲の形成によって真空状態の高周波で発生するマイクロ波放電の絶縁破壊のことです。高エネルギーの電子が装置の壁に衝突し、二次電子を放出し、最終的にアバランシェ降伏を発生させます。電子が連続的に放出されると、電子プラズマが発生し、コンポーネントの反応が低下します。
Spark3D により、3D 電磁場分布を考慮したうえで、マルチパクター効果の完全数値化シミュレーションを実施できます。このシミュレーションを実行するために、Spark3D は電子をコンポーネントに放出し、その軌道を追跡し、時間経過に伴う電子数の変化をチェックします。
気体放電(コロナ放電またはイオン化絶縁破壊とも呼ばれる)とは、気体が満たされたコンポーネント内において、電子雲の形成により引き起こされるマイクロ波放電破壊です。高エネルギー電子が気体分子と衝突し、イオン化によってさらに多くの電子を放出した結果、最終的に電子プラズマが形成されます。このプラズマはコンポーネントの反応を低下させ、最終的にはコンポーネントを破壊する可能性があります。
Spark3D により、3D 電磁場分布を考慮したうえで、コロナ放電の完全数値化シミュレーションを実施できます。Spark3D は、コンポーネント内の自由電子の連続方程式を解き、特定の入力電力レベルにおいて時間の経過とともに電子密度が増加するかどうかをチェックします。これにより、装置の絶縁破壊電圧と電力レベルを計算できます。
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