車載機器が発する 2.4GHz Bluetooth 電波の到達範囲の推定
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- 自動 / 車アンテナ
通信性能確保のための組込みアンテナの最適レイアウトを検討可能
あらゆるモノが無線通信でつながる時代となり、幅広い工業製品で組込みタイプのアンテナが利用されるようになりました。その結果、アンテナが発する通信電波の到達範囲を、製品形状の影響をふまえて予測するシミュレーションが、強く求められています。
EMCoS Studio は、GHz に特化した高速解法により、WiFi、5G、V2X などの通信エリアを計算することが可能です。ここでは自動車に搭載された機器が発する Bluetooth (2.4GHz) の電波の到達範囲を、車体の影響を考慮して計算した例を紹介します。
背景：車載機器の Bluetooth の設計課題
現在、Bluetooth 対応機器は多くの自動車に搭載されており、スマートフォンと通信することにより、ドアロック解除や空調制御などの便利な機能を実現しています。しかし金属ボデーやガラスは電波の進行を妨げるため、電波が車外の狙った距離まで飛ばないおそれがあります。このため、車載機器（アンテナ）の場所や設置環境を工夫・調整する必要があり、その手段として電磁界シミュレーションが非常に有効です。以下では、車載機器のアンテナが電波を発する状況を模擬した下記のモデルの計算例を示します。
解析例：車載 Bluetooth アンテナのモデルと電波到達範囲
Bluetooth の通信範囲（地上高1m）
地上高1mの高さにおいて、社内の Bluetooth アンテナ（class 2 対応、出力 2.5mW）が電波を送った場合の、安定的な通信が可能なエリア（ここでは電界強度 50mV/m 以上の領域と定義)を、オレンジ色で示します。電波がエンジンルーム隔壁に遮られるため、車両前方に若干飛びにくいことがわかります。
アンテナ配置やボデー・部品の形状を変えて計算を繰り返すことで、電波があらゆる方向にまんべんなく飛ぶような配置・形状を見つけることが可能になります。
計算技術：GHz帯に特化した独自解法「FIS」により数時間での計算を実現
電磁界解析では高周波になるほど細かいメッシュ分割が必要なため、従来は1GHz以上の周波数帯で、クルマのような大型の製品全体を解くことは困難でした。
EMCoS Studio は、GHz帯に特化した優れた高速計算法「FIS (Fast Iterative Solution)」を搭載しています。行列圧縮手法のACA (下図) を活用した反復法計算によって、レイトレース法のような近似を加えることなく、上記のモデルをわずか2時間で計算することが可能です。
※ユーザー様は、FIS の設定方法を解説した資料をユーザー専用ページにて入手いただけます。
詳しい資料について
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- ※EMCoS Studio は、旧 EMC Studio が名称変更された製品です。
- ※EMCoS Studioの開発元は、EM Consulting and Software, EMCoS, Ltd.（本社：ジョージア）です。
- ※記載されている製品およびサービスの名称は、それぞれの所有者の商標または登録商標です。
