DE102010016518A1

DE102010016518A1 - Vorrichtung zur Verwaltung von elektromagnetischen Strömen und Verfahren hierfür

Info

Publication number: DE102010016518A1
Application number: DE102010016518A
Authority: DE
Inventors: Eiji Kawasaki-shi Ohta
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2009-04-30
Filing date: 2010-04-19
Publication date: 2011-01-13
Also published as: US20100280778A1; JP2010262338A

Abstract

Eine Verarbeitungsvorrichtung für elektromagnetische Verteilungen berechnet eine elektromagnetische Verteilung über Gebieten, die räumlich diskretisiert sind. Die Verarbeitungsvorrichtung für elektromagnetische Verteilungen enthält: eine elektromagnetische Verarbeitungseinheit, die dafür konfiguriert ist, eine physikalische Größe eines elektromagnetischen Stroms in jedem der Gebiete abhängig von der Intensität eines elektromagnetischen Felds zu berechnen; eine Verarbeitungseinheit für elektromagnetische Änderungsgrößen, die dafür konfiguriert ist, für jedes Gebiet eine zeitliche Änderungsgröße der physikalischen Größe des elektromagnetischen Stroms zu berechnen, den die elektromagnetische Verarbeitungseinheit berechnet; und eine Verarbeitungseinheit für die kumulierte Änderungsgröße, die dafür konfiguriert ist, für jedes Gebiet einen kumulierten Wert zu berechnen, den man durch Ansammeln der zeitlichen Änderungsgrößen der physikalischen Größe des elektromagnetischen Stroms erhält, die die Verarbeitungseinheit für elektromagnetische Änderungsgrößen berechnet.

Description

Gebiet der Erfindung
Die hier beschriebenen Ausführungsformen betreffen eine Verarbeitungsvorrichtung für die Verteilung elektromagnetischer Ströme.
Hintergrund der Erfindung
In den vergangenen Jahren sind elektronische Vorrichtungen zunehmend leistungsfähiger und schneller geworden, und diese Entwicklung hält an. Daher werden die Platinen für gedruckte Schaltungen, die in den elektronischen Vorrichtungen enthalten sind, zunehmend kleiner und dichter bestückt. Zudem werden die Formen der Kabel, Verbinder, Platten und Antennen der elektronischen Vorrichtungen zunehmend komplizierter.
Beispielsweise wird auf einer gedruckten Schaltungsplatine eine große Informationsmenge in einer kurzen Zeitspanne verarbeitet. Damit breiten sich schnelle Signale mit hoher Frequenz (d. h. kurzer Periodendauer) auf der gedruckten Schaltungsplatine aus. Mit zunehmend komplizierteren Schaltungsentwürfen treten Fälle auf, in denen eine geeignete Massenfläche nicht unmittelbar unter den für die Übertragung verwendeten Drähten vorhanden ist. Dadurch weicht der Wellenwiderstand der Drähte vom Entwurfswert ab, und die Ströme der schnellen Signale können auf unerwartete Pfade abweichen.
Dadurch werden die Signalformen beträchtlich verändert, und die Signale werden nicht passend fortgeleitet. Dies kann zu Fehlern in der elektronischen Vorrichtung führen.
Daher ist es im Entwurfsstadium einer elektronischen Vorrichtung wichtig, die Ausbreitungswege der Signale exakt festzustellen, wenn die Leitungen konfiguriert werden, die dem Übertragen von schnellen Signalen dienen (siehe beispielsweise die veröffentlichte japanische Patentschrift Nr. H6-266787 und die veröffentlichte japanische Patentschrift Nr. 2002-231813 ).
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist daher eine Aufgabe eines Aspekts der Erfindung, eine Verarbeitungsvorrichtung für die Verteilung elektromagnetischer Ströme, ein Verarbeitungsverfahren für die Verteilung elektromagnetischer Ströme und ein computerlesbares Aufzeichnungsmedium bereitzustellen, die den kumulierten Wert der zeitlichen Änderungsgrößen der elektromagnetischen Verteilung berechnen können, und die Untersuchungsergebnisse berechnen, die die Übertragungswege von Signalen exakt beschreiben, und zwar unter Verwendung einer geringen Datenmenge.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung berechnet eine Verarbeitungsvorrichtung für elektromagnetische Verteilungen eine elektromagnetische Verteilung über Gebieten, die räumlich diskretisiert sind (unterteilt in räumlich diskrete Abschnitte). Die Verarbeitungsvorrichtung für elektromagnetische Verteilungen enthält:
eine elektromagnetische Verarbeitungseinheit, die dafür konfiguriert ist, eine physikalische Größe eines elektromagnetischen Stroms in jedem der Gebiete gestützt auf die Intensität des elektromagnetischen Felds zu berechnen;
eine Verarbeitungseinheit für elektromagnetische Änderungsgrößen, die dafür konfiguriert ist, für jedes Gebiet eine zeitliche Änderungsgröße der physikalischen Größe des elektromagnetischen Stroms zu berechnen, den die elektromagnetische Verarbeitungseinheit berechnet; und
eine Verarbeitungseinheit für die kumulierte Änderungsgröße, die dafür konfiguriert ist, für jedes Gebiet einen kumulierten Wert zu berechnen, den man durch Ansammeln der zeitlichen Änderungsgrößen der physikalischen Größe des elektromagnetischen Stroms erhält, die die Verarbeitungseinheit für elektromagnetische Änderungsgrößen berechnet.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung führt ein Computer ein Verarbeitungsverfahren für eine elektromagnetische Verteilung aus, wobei eine elektromagnetische Verteilung über Gebieten berechnet wird, die räumlich diskretisiert sind. Das Verarbeitungsverfahren für eine elektromagnetische Verteilung umfasst:
das Berechnen einer physikalischen Größe eines elektromagnetischen Stroms in jedem der Gebiete gestützt auf die Intensität eines elektromagnetischen Felds;
für jedes der Gebiete das Berechnen einer zeitlichen Änderungsgröße der physikalischen Größe des elektromagnetischen Stroms, die beim Berechnen der physikalischen Größe berechnet wird; und
für jedes der Gebiete das Berechnen eines kumulierten Werts, den man durch das Ansammeln der zeitlichen Änderungsgrößen der physikalischen Größe des elektromagnetischen Stroms erhält, die beim Berechnen der zeitlichen Änderungsgröße berechnet werden.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung zeichnet ein computerlesbares Aufzeichnungsmedium ein Verarbeitungsprogramm für elektromagnetische Verteilungen auf, das einen Computer veranlasst, eine Prozedur auszuführen, durch die eine elektromagnetische Verteilung über Gebieten berechnet wird, die räumlich diskretisiert sind. Die Prozedur umfasst:
das Berechnen einer physikalischen Größe eines elektromagnetischen Stroms in jedem der Gebiete gestützt auf die Intensität eines elektromagnetischen Felds;
für jedes der Gebiete das Berechnen einer zeitlichen Änderungsgröße der physikalischen Größe des elektromagnetischen Stroms, die beim Berechnen der physikalischen Größe berechnet wird; und
für jedes der Gebiete das Berechnen eines kumulierten Werts, den man durch das Ansammeln der zeitlichen Änderungsgrößen der physikalischen Größe des elektromagnetischen Stroms erhält, die beim Berechnen der zeitlichen Änderungsgröße berechnet werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Es zeigt:
1 eine perspektivische Ansicht eines Computersystems, das als Verarbeitungsvorrichtung für elektromagnetische Verteilungen gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wirkt;
2 ein Blockdiagramm einer einschlägigen Anordnung in einer Haupteinheit des Computersystems;
3A und 3B eine elektronische Vorrichtung, in der die Verarbeitungsvorrichtung für elektromagnetische Verteilungen der Ausführungsform die elektromagnetische Verteilung berechnet, wobei 3A eine perspektivische durchsichtige Ansicht der elektronischen Vorrichtung darstellt und 3B eine gedruckte Schaltungsplatine, die in der elektronischen Vorrichtung enthalten ist;
4 ein Beispiel für CAD-Daten, die von der Verarbeitungsvorrichtung für elektromagnetische Verteilungen der Ausführungsform verwendet werden;
5 ein Funktionsblockdiagramm der Verarbeitungsvorrichtung für elektromagnetische Verteilungen der Ausführungsform;
6 ein Beispiel eines Analysemodells, das von der Verarbeitungsvorrichtung für elektromagnetische Verteilungen der Ausführungsform verwendet wird;
7A und 7B Beispiele für kumulierte Daten der Änderungsgröße der elektrischen Stromdichte, die von der Verarbeitungsvorrichtung für elektromagnetische Verteilungen der Ausführungsform berechnet werden, wobei 7A den kumulierten Wert SumΔIx, y, z der Änderungsgrößen der elektrischen Stromdichte angibt und 7B den kumulierten Wert SumΔJx, y, z der Änderungsgrößen der magnetischen Stromdichte;
8 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Berechnen der elektrischen Stromdichte, das von der Verarbeitungsvorrichtung für elektromagnetische Verteilungen der Ausführungsform vorgenommen wird;
9 die elektrische Stromdichte und die kumulierten Werte der Änderungsgrößen der elektrischen Stromdichte, die von der Verarbeitungsvorrichtung für elektromagnetische Verteilungen der Ausführungsform berechnet werden;
10 die elektrische Stromdichte und die kumulierten Werte der Änderungsgrößen der elektrischen Stromdichte, die von der Verarbeitungsvorrichtung für elektromagnetische Verteilungen der Ausführungsform berechnet werden;
11A und 11B Beispiele, in denen endgültige kumulierte Werte der Änderungsgrößen der elektrischen Stromdichte auf einem Anzeigeschirm einer Anzeigeeinheit von der Verarbeitungsvorrichtung für elektromagnetische Verteilungen der Ausführungsform dargestellt werden; und
12A bis 12C Vergleichsbeispiele einer angezeigten elektrischen Stromdichteverteilung zu einem bestimmten Zeitpunkt, wobei 12A die elektrische Stromdichteverteilung durch Abstufungen darstellt, 126 die elektrische Stromdichteverteilung durch Kegel mit unterschiedlichen Dichten, und 12C die elektrische Stromdichteverteilung durch Schichtlinien.
Beschreibung der Ausführungsformen
Wie bereits angesprochen ist es im Entwurfsstadium einer elektronischen Vorrichtung wichtig, die Ausbreitungswege der Signale exakt festzustellen, wenn die Leitungen konfiguriert werden, die dem Übertragen von schnellen Signalen dienen.
Zum exakten Kennzeichnen der Ausbreitungswege der Signale muss man die elektrische Stromverteilung oder die magnetische Stromverteilung in den Übertragungswegen kennen. In einer gedruckten Multilager-Schaltungsplatine sind jedoch eine große Anzahl Übertragungswege enthalten.
Man kann beispielsweise ein FDTD-Verfahren (Verfahren der finiten Differenzen im Zeitbereich) ausführen, um einen Teil der gedruckten Multilager-Schaltungsplatine dreidimensional (räumlich) zu diskretisieren (unterteilen) und die zeitlichen Änderungen der elektrischen Stromverteilung abhängig von der Verteilung des magnetischen Felds zu erhalten. Dabei sei vorausgesetzt, dass in diesem Verfahren ein gitterartiges Analysemodell verwendet wird, das in der Richtung der X-Achse, der Richtung der Y-Achse und der Richtung der Z-Achse in 100 Zellen unterteilt ist. Die Berechnung erfolgt mit einem Analysemodell, das 10⁶ Zellen enthält, die als 100 (X-Richtung) × 100 (Y-Richtung) × 100 (Z-Richtung) diskretisiert sind. Die Berechnung erfolgt alle 10 fs für eine Dauer von 10 ns. Damit erhält man eine Anzahl von 10⁶ × 10e^–9/10e^–15 = 1e¹² Datenpunkten. Für jede Zelle müssen das elektrische Feld und das magnetische Feld in der Richtung der X-Achse, der Richtung der Y-Achse und der Richtung der Z-Achse als Berechnungsergebnis gespeichert werden. Unter der Annahme, dass jeder Datenpunkt aus 4 Byte Daten mit einfacher Genauigkeit (Gleitkomma) besteht, beträgt der Speicherbereich für jede Zelle 4 Byte × 3 (X-, Y- und Z-Achsenrichtung) × 2 (elektrisches und magnetisches Feld) = 24 Byte. Damit beträgt die Gesamtdatenmenge, die man durch das Berechnen der zeitlichen Änderungen der elektrischen Stromverteilung für das obige Analysemodell erhält, 24 TB. Somit benötigt man einen Speicher mit hoher Kapazität zum Ablegen der Daten. Für die Bestimmung der zeitlichen Änderungen der Verteilung der magnetischen Ströme muss man ebenfalls eine große Datenmenge speichern.
Wie beschrieben ist die Datenmenge groß, die die elektrische Stromverteilung im zeitlichen Verlauf beschreibt. Damit ist es unrealistisch, die zeitlichen Änderungen der Verteilung der elektrischen Ströme für alle Übertragungswege zu ermitteln. Aus diesem Grund werden bei herkömmlicher Vorgehensweise nur einige der Signalübertragungswege behandelt. Insbesondere behandelt man bei herkömmlicher Vorgehensweise nur die Übertragungswege, auf denen es wahrscheinlich ist, dass die Signale verformt werden.
Zudem ist es unrealistisch, alle Übertragungswege für die beiden Fälle der elektrischen Stromverteilung und der magnetischen Stromverteilung zu untersuchen. Auch in diesem Fall behandelt man bei herkömmlicher Vorgehensweise nur die Übertragungswege, auf denen es wahrscheinlich ist, dass die Signale verformt werden.
Wie beschrieben ist die Datenmenge, die die Verteilung der elektrischen Ströme im zeitlichen Verlauf beschreibt, hoch. Damit ist es schwierig, die elektrische Stromverteilung oder die magnetische Stromverteilung in allen Gebieten sofort zu bestätigen. Daher unterteilt man die gedruckte Schaltungsplatine üblicherweise in mehrere Gebiete. Die Prozedur zum Berechnen der zeitlichen Änderungen der elektrischen Stromverteilung oder der magnetischen Stromverteilung in jedem Gebiet werden nur für diejenigen Übertragungswege wiederholt ausgeführt, bei denen es wahrscheinlich ist, dass die Signale verformt werden. Auf diese Weise werden die zeitlichen Änderungen der elektrischen Stromverteilung oder der magnetischen Stromverteilung für die gesamte gedruckte Schaltungsplatine berechnet. Man benötigt jedoch extrem viel Zeit zum Berechnen der zeitlichen Änderungen der elektrischen Stromverteilung oder der magnetischen Stromverteilung in der beschriebenen Weise. Dies unterstützt das Verringern der TAT (Turn Around Time, Durchlaufzeiten) nicht und beeinträchtigt die Effektivität.
Ein Ansatz besteht im Bereitstellen einer großen Speicherkapazität, die die hohen Datenmengen aufnimmt. Anzeigevorrichtungen besitzen jedoch eine beschränkte Verarbeitungsgeschwindigkeit, und daher kann man die elektrische Stromverteilung oder die magnetische Stromverteilung, die durch eine hohe Datenmenge im Terrabytebereich beschrieben wird, nicht in einer kurzen Zeit auf einer Anzeigevorrichtung darstellen. Damit ist es auch mit diesem Ansatz schwierig, in der Praxis alle Daten darzustellen.
Ferner werden die Übertragungswege, auf denen es wahrscheinlich ist, dass die Signale verformt werden, gestützt auf die Intuition eines erfahrenen Schaltungsentwicklers gewählt. Damit können sich die Berechnungsergebnisse bei Schaltungsentwicklern mit unterschiedlicher Erfahrung unterscheiden. Zeigt sich, dass man ursprünglich die falschen Übertragungswege gewählt hat, so müssen neue Übertragungswege gewählt werden. Dadurch sinkt die Wirksamkeit der Analyse.
Zudem werden Daten, die die elektrische Stromverteilung oder die magnetische Stromverteilung im zeitlichen Ablauf beschreiben, für jeden der kleinen Zeitabschnitte auf der Zeitachse erzeugt. Auch dies bewirkt eine Zunahme der Datenmenge.
Es werden nun bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
In den Ausführungsformen der Erfindung umschließt der Begriff ”elektromagnetischer Strom” die Bedeutung sowohl von ”elektrischer Strom” als auch ”magnetischer Strom”.
1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Computersystems, das als Verarbeitungsvorrichtung für elektromagnetische Verteilungen gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wirkt. Ein Computersystem 10, siehe 1, enthält eine Haupteinheit 11, eine Anzeigeeinheit 12, eine Tastatur 13, eine Maus 14 und ein Modem 15.
In die Haupteinheit 11 sind Elemente eingebaut, beispielsweise eine CPU (Central Processing Unit, Zentraleinheit), ein HDD (Hard Disk Drive, Festplattenlaufwerk) und ein Disklaufwerk. Die Anzeigeeinheit 12 dient dem Anzeigen der Analyseergebnisse auf einem Anzeigebildschirm 12A durch Befehle aus der Haupteinheit 11. Ein Beispiel für die Anzeigeeinheit 12 ist ein Flüssigkristallmonitor. Die Tastatur 13 ist eine Eingabeeinheit, die zum Eingeben verschiedener Informationselemente in das Computersystem 10 dient. Die Maus 14 ist eine Eingabeeinheit, die dem Festlegen bestimmter Positionen auf dem Anzeigebildschirm 12A dient. Das Modem 15 wird zum Zugriff auf externe Datenbanken verwendet, um Programme herunterzuladen, die in anderen Computersystemen gespeichert sind.
Ein Verarbeitungsprogramm für elektromagnetische Verteilungen (Verarbeitungsprogramm-Software oder Werkzeug für die elektromagnetische Verteilung) ist in dem Computersystem 10 installiert und versieht das Computersystem 10 mit einer Funktion zum Berechnen der elektromagnetischen Verteilung. Das Verarbeitungsprogramm für elektromagnetische Verteilungen kann in einem transportablen Aufzeichnungsmedium gespeichert sein, beispielsweise einer Disk 17, oder es kann von einem Aufzeichnungsmedium 16 eines anderen Computersystems heruntergeladen werden, und zwar mit Hilfe einer Kommunikationsvorrichtung, beispielsweise dem Modem 15. Das Verarbeitungsprogramm für elektromagnetische Verteilungen ist in dem Computersystem 10 installiert und kompiliert.
Das Verarbeitungsprogramm für elektromagnetische Verteilungen veranlasst das Computersystem 10 (z. B. eine im Weiteren beschriebene CPU 21), als Verarbeitungsvorrichtung für die elektromagnetische Verteilung zu arbeiten (oder als Verarbeitungssystem für elektromagnetische Verteilungen), das eine Funktion zum Berechnen der elektromagnetischen Verteilung aufweist. Das Verarbeitungsprogramm für elektromagnetische Verteilungen kann in einem computerlesbaren Aufzeichnungsmedium gespeichert sein, beispielsweise der Disk 17. Ein computerlesbares Aufzeichnungsmedium ist nicht auf ein transportables Aufzeichnungsmedium eingeschränkt, beispielsweise die Disk 17, einen IC-Kartenspeicher, eine Magnetstromdisk, etwa eine Floppy-Disk (eingetragenes Warenzeichen), eine magneto-optische Disk und eine CD-ROM. Das computerlesbare Aufzeichnungsmedium kann jedes beliebige Aufzeichnungsmedium sein, auf das man mit einem Computersystem zugreifen kann, das über eine Kommunikationsvorrichtung angeschlossen ist, beispielsweise das Modem 15 oder ein LAN.
2 zeigt ein Blockdiagramm einer einschlägigen Anordnung in der Haupteinheit 11 des Computersystems 10. Die Haupteinheit 11 enthält den Prozessor (CPU) 21, eine Speichereinheit 22, die ein RAM oder ein ROM enthält, ein Disklaufwerk 23 für die Disk 17, und ein Festplattenlaufwerk (HDD) 24, die über einen Bus 20 angebunden sind. In dieser Ausführungsform sind die Anzeigeeinheit 12, die Tastatur 13 und die Maus 14 über den Bus 20 mit der CPU 21 verbunden. Diese Elemente können jedoch auch direkt an die CPU 21 angeschlossen sein. Ferner kann die Anzeigeeinheit 12 über eine bekannte Graphikschnittstelle (nicht dargestellt) zum Verarbeiten der Eingabe/Ausgabe-Bilddaten an die CPU 21 angeschlossen sein.
Im Computersystem 10 bilden die Tastatur 13 und die Maus 14 eine Eingabeeinheit der Verarbeitungsvorrichtung für die elektromagnetische Verteilung. Die Anzeigeeinheit 12 ist eine Anzeigeeinheit zum Darstellen der Berechnungsergebnisse der elektromagnetischen Verteilung auf dem Anzeigebildschirm 12A. Die CPU 21 arbeitet zumindest als:
eine elektromagnetische Verarbeitungseinheit zum Ermitteln der physikalischen Größe des elektromagnetischen Stroms in jedem Gebiet abhängig von der Intensität des elektromagnetischen Felds;
eine Verarbeitungseinheit für elektromagnetische Änderungsgrößen, die für jedes Gebiet die zeitliche Änderungsgröße der physikalischen Größe des elektromagnetischen Stroms gewinnt, den die elektromagnetische Verarbeitungseinheit berechnet; und
eine Verarbeitungseinheit für die kumulierte Änderungsgröße, die für jedes Gebiet einen kumulierten Wert gewinnt, den man durch Ansammeln der zeitlichen Änderungsgrößen der physikalischen Größe des elektromagnetischen Stroms erhält, die die Verarbeitungseinheit für elektromagnetische Änderungsgrößen berechnet.
Der Aufbau des Computersystems 10 ist nicht auf die Darstellungen in 1 und 2 eingeschränkt. Man kann anstelle der beschriebenen Elemente andere Elemente verwenden oder Elemente hinzufügen.
3A und 3B zeigen eine elektronische Vorrichtung, in der die Verarbeitungsvorrichtung für elektromagnetische Verteilungen der Ausführungsform die elektromagnetische Verteilung berechnet. 3A zeigt eine perspektivische durchsichtige Ansicht der elektronischen Vorrichtung, und 3B eine gedruckte Schaltungsplatine, die in der elektronischen Vorrichtung enthalten ist. In dieser Ausführungsform dient ein Mobiltelefon 1 als Beispiel für die elektronische Vorrichtung.
3A zeigt, dass außen auf dem Gehäuse 2 des Mobiltelefons 1 eine Anzeigeeinheit 3 und eine Bedieneinheit 4 bereitgestellt sind. Innerhalb des Gehäuses 2 befindet sich eine gedruckte Schaltungsplatine 5, die gestrichelt dargestellt ist.
Das Gehäuse 2 besteht aus Kunststoff oder Metall und besitzt Öffnungen, in denen sich die Anzeigeeinheit 3 und die Bedieneinheit 4 befinden. Die Anzeigeeinheit 3 kann eine Flüssigkristalltafel sein, auf der Zeichen, Zahlen und Bilder dargestellt werden. Die Bedieneinheit 4 umfasst eine numerische Tastatur und diverse Auswahltasten zum Wählen von Funktionen des Mobiltelefons 1. Das Mobiltelefon 1 kann zusätzliche Vorrichtungen enthalten, beispielsweise eine Nahbereichs-Kommunikationsvorrichtung (Infrarot-Kommunikationsvorrichtung, Kommunikationsvorrichtung für elektronisches Geld) oder eine Kamera.
Die in 3B dargestellte gedruckte Schaltungsplatine 5 ist aus FR4 (glasfaserverstärkte und mit Epoxid laminierte Tafeln) hergestellt. Auf der Oberfläche 5A der gedruckten Schaltungsplatine 5 ist ein leitfähiges Muster 6 ausgebildet, und zwar durch Aufbringen einer Kupferschicht mit einem Strukturierungsverfahren. Das leitfähige Muster 6 bildet die Übertragungswege verschiedener Signale, die zum Betrieb der elektronischen Vorrichtung verwendet werden. Das leitfähige Muster 6 kann durch eine Ätzprozedur mit Hilfe eines Resistmaterials ausgebildet werden.
Mit dem leitfähigen Muster 6 sind ein IC (integrierte Schaltung) und ein Speicher elektrisch verbunden. Das Mobiltelefon 1 verwendet das IC und den Speicher für Kommunikationsvorgänge bei Telefongesprächen, Emails und mit dem Internet.
Das FR4-Material, aus dem die gedruckte Schaltungsplatine 5 ausgebildet ist, wird in der Regel durch das Schichten einer Anzahl isolierender Lagen und das Anbringen von Kupferschichten mit einem Strukturierungsverfahren zwischen den isolierenden Lagen, auf der obersten Fläche der Schichtstruktur und der untersten Fläche der Schichtstruktur hergestellt.
Damit können Verdrahtungen und Schaltkreise, die das Mobiltelefon 1 für Kommunikationsvorgänge bei Telefongesprächen, Emails und mit dem Internet verwendet, zwischen Lagen oder auf der untersten Fläche des FR4-Materials ausgebildet sein.
Die gedruckte Schaltungsplatine 5 kann jede gängige isolierende Platine aus einem anderen Material als FR4 sein, wenn ein leitendes Muster 6 ausgebildet und eine Schaltung aufgebaut wird.
Zudem kann das leitende Muster 6 aus jedem von Kupfer (Cu) verschiedenem Metall (beispielsweise Aluminium (Al)) gefertigt sein, solange das Material eine geringe Dämpfung und eine hohe Leitfähigkeit aufweist.
Die CAD-Daten (Computer Aided Design, computergestützter Entwurf) des leitenden Musters 6, das auf der gedruckten Schaltungsplatine 5 ausgebildet ist, sind in dem HDD 24 gespeichert, das in 2 dargestellt ist.
4 zeigt ein Beispiel für CAD-Daten, die von der Verarbeitungsvorrichtung für elektromagnetische Verteilungen der Ausführungsform verwendet werden. Die CAD-Daten enthalten die Größen der Schichten, die in der gedruckten Schaltungsplatine 5 enthalten sind, die Positionen und Größen der Durchgangslöcher, die in der gedruckten Schaltungsplatine 5 enthalten sind, die Schichtnummern der leitenden Muster 6, die in der gedruckten Schaltungsplatine 5 ausgebildet sind, die Arten der Signale, die Datengeschwindigkeit, die dielektrischen Konstanten, die Leitfähigkeit für elektrischen Strom, die Breite der Drähte, die Dicke der Kupferschicht, die Abstände zwischen den Schichten, die Drahthöhen, die Positionen der Anfangspunkte und die Positionen der Endpunkte. Die Positionen der Anfangspunkte und die Positionen der Endpunkte werden als Längen bezogen auf eine vorbestimmte Bezugsposition auf der gedruckten Schaltungsplatine 5 beschrieben.
Es wird nun das Verfahren zum Berechnen der elektromagnetischen Verteilung beschrieben, das die Verarbeitungsvorrichtung für die elektromagnetische Verteilung der Erfindung ausführt. In der folgenden Beschreibung ist in dem in 2 dargestellten HDD 24 das Verarbeitungsprogramm für die elektromagnetische Verteilung abgelegt, das das Computersystem 10 veranlasst, als Verarbeitungsvorrichtung für die elektromagnetische Verteilung zu wirken, das die Funktion hat, die elektromagnetische Verteilung zu berechnen.
5 zeigt ein Funktionsblockdiagramm der Verarbeitungsvorrichtung für elektromagnetische Verteilungen der Ausführungsform. Die Funktionen werden implementiert, wenn die CPU 21 das Verarbeitungsprogramm für die elektromagnetische Verteilung ausführt, das in dem HDD 24 gespeichert ist.
Die Funktionen, die die CPU 21 implementiert, umfassen eine Entwurfsdaten-Leseeinheit 211, eine Bedingungs-Erzeugungseinheit 212, eine Analysemodell-Erzeugungseinheit 213, eine Berechnungseinheit 214 für elektromagnetische Felder, eine Berechnungseinheit 215 für die elektromagnetische Dichte, eine Berechnungseinheit 216 für die Änderungsgröße der elektromagnetischen Dichte, eine Berechnungseinheit 217 für die kumulierten Werte der elektromagnetischen Dichte, eine Mittelwert-Berechnungseinheit 218, eine Berechnungsergebnis-Anzeigeeinheit 219 und eine Verwaltungseinheit 220.
Die Entwurfsdaten-Leseeinheit 211 liest die in dem HDD 24 abgelegten CAD-Daten.
Die Bedingungs-Erzeugungseinheit 212 erzeugt Analysebedingungen zum Erzeugen des unten beschriebenen Analysemodells. Die Analysebedingungen werden aus Bedingungen erzeugt, die über die Tastatur 13 oder die Maus 14 eingegeben werden. Beispiele für die Eingabebedingungen sind das zu untersuchende Gebiet (Analysebereich), die Anzahl der Abschnitte, in die der Analysebereich in Richtung der X-, Y- und Z-Achse unterteilt wird (Abschnittsanzahl), die Zeit für die Analyse (Analysezeit), und die Zeit, die zum Berechnen des Umfangs der Veränderung (Änderungsgröße) im elektromagnetischen Strom während der Analysezeit verwendet wird.
Die Analysemodell-Erzeugungseinheit 213 diskretisiert den dreidimensionalen Raum, der die gedruckte Schaltungsplatine 5 und das leitende Muster 6 enthält, ausgehend von den Daten, die den Analysebereich beschreiben und die Segmentnummer, unter den Analysebedingungen, die die Bedingungs-Erzeugungseinheit 212 erzeugt, und stellt das Analysemodell auf.
Das Analysemodell ist ein räumliches Modell, das einen Teil (dreidimensionaler Bereich) der gedruckten Schaltungsplatine 5 und des leitenden Musters 6 unterteilt, die im Analysebereich enthalten sind. Genauer gesagt wird der Teil durch Segmentnummern in Zellen in Richtung der X-, Y- und Z-Achse unterteilt, siehe 6.
6 zeigt ein Beispiel eines Analysemodells, das von der Verarbeitungsvorrichtung für elektromagnetische Verteilungen der Ausführungsform verwendet wird. Das Analysemodell, siehe 6, ist in ”1” Zellen in Richtung der X-Achse (”1” ist eine ganze Zahl größer gleich 2), ”m” Zellen in Richtung der Y-Achse (”m” ist eine ganze Zahl größer gleich 2) und ”n” Zellen in Richtung der Z-Achse (”n” ist eine ganze Zahl größer gleich 2) unterteilt. Damit enthält das Analysemodell Zellen, die dreidimensional diskretisiert sind. Die Koordinaten einer jeden Zelle sind (X, Y, Z).
Die Berechnungseinheit 214 für elektromagnetische Felder in 5 berechnet die elektromagnetischen Felddaten für jede Zelle und jede Zeiteinheit, beispielsweise mit einem FDTD-Verfahren. Im Einzelnen werden die elektromagnetischen Felddaten für jede Zeiteinheit Δt ab einem Anfangszeitpunkt to für die Dauer t1 bis t_end berechnet. Man erhält elektromagnetische Felddaten, die die Intensität und Richtung des elektromagnetischen Felds während der Analysezeit t1 bis t_end beschreiben.
Den Anfangswert der elektromagnetischen Felddaten (Anfangswert, der die Intensität und Richtung des magnetischen Stromfelds und des elektrischen Felds beschreibt) erhält die Berechnungseinheit 214 für elektromagnetische Felder aus den Typen der Signale, die in den CAD-Daten enthalten sind, der Datengeschwindigkeit und der dielektrischen Konstante. Man kann den Anfangswert der elektromagnetischen Felddaten für die Intensitäten sowohl des magnetischen Felds als auch des elektrischen Felds zu null setzen.
In den elektromagnetischen Felddaten werden die magnetischen Felddaten zu einem Zeitpunkt t durch ”Hx, y, z (t)” beschrieben, und die elektrischen Felddaten zu einem Zeitpunkt t werden durch ”Ex, y, z (t)” beschrieben. Die magnetischen Felddaten ”Hx, y, z (t)” enthalten Werte für die Intensität (skalare Größen) und Komponenten in Richtung der X-, Y- und Z-Achse. In vergleichbarer Weise enthalten die elektrischen Felddaten ”Ex, y, z (t)” Werte für die Intensität (skalare Größen) und Komponenten in Richtung der X-, Y- und Z-Achse.
Die magnetischen Felddaten ”Hx, y, z (t)” für jede Zelle erhält man durch Berechnen von sechs Normalenvektoren (jeweils zwei in Richtung der X-, Y- und Z-Achse), die die Intensitäten und Richtungen der magnetischen Felder beschreiben, die durch die sechs Oberflächen der Zelle verlaufen, und das Berechnen der Intensität (skalare Größe) und Richtung eines jeden Vektors, die als Mittelwert der magnetischen Felder der beiden Normalenvektoren in Richtung der jeweiligen Achsen abgeleitet werden.
Ferner erhält man die elektrischen Felddaten ”Ex, y, z (t)” für jede Zelle durch Berechnen des elektrischen Felds an jeder der 12 Seiten, die die Zelle umgeben (vier Seiten jeweils für die Richtung der X-, Y- und Z-Achse), und das Berechnen des Mittelwerts der elektrischen Felder der vier Seiten in den jeweiligen Achsenrichtungen, damit die elektrischen Feldwerte erhalten werden.
Die Berechnungseinheit 215 für die elektromagnetische Dichte nimmt eine Randintegration der magnetischen Felddaten ”Hx, y, z (t)” vor, die von der Berechnungseinheit 214 für elektromagnetische Felder berechnet werden, damit man eine elektrische Stromdichte ”Ix, y, z (t)” zu einem Zeitpunkt t erhält. Zudem nimmt die Berechnungseinheit 215 für die elektromagnetische Dichte eine Randintegration der elektrischen Felddaten ”Ex, y, z (t)” vor, damit man eine magnetische Stromdichte ”Jx, y, z (t)” zu einem Zeitpunkt t erhält. Die elektrische Stromdichte ”Ix, y, z (t)” und die magnetische Stromdichte ”Jx, y, z (t)” erhält man als physikalische Größen des elektromagnetischen Stroms.
Die elektrische Stromdichte ”Ix, y, z (t)” enthält Werte der elektrischen Stromdichte sowie Werte von Komponenten in Richtung der X-, Y- und Z-Achse. Die magnetische Stromdichte ”Jx, y, z (t)” enthält Werte der magnetischen Stromdichte sowie Werte von Komponenten in Richtung der X-, Y- und Z-Achse.
Die Berechnungseinheit 216 für die Änderungsgröße der elektromagnetischen Dichte verwendet die folgenden Gleichungen (1) und (2) zum Berechnen der Beträge der Änderungsgrößen der elektrischen Stromdichte ”Ix, y, z (t)” und der magnetischen Stromdichte ”Jx, y, z (t)” für jede Zeiteinheit. ΔIx, y, z(t) = |Ix, y, z(t) – Ix, y, z(t – Δt)| (1) ΔJx, y, z(t) = |Jx, y, z(t) – Jx, y, z(t – Δt)| (2)
Mit Hilfe von Gleichung (1) oben erhält man den Betrag der Änderungsgröße der elektrischen Stromdichte ”ΔIx, y, z (t)”. Mit Hilfe von Gleichung (2) oben erhält man den Betrag der Änderungsgröße der magnetischen Stromdichte ”ΔJx, y, z (t)”.
Wie beschrieben berechnet die Berechnungseinheit 216 für die Änderungsgröße der elektromagnetischen Dichte die Beträge der Änderungsgrößen der elektrischen Stromdichte ”Ix, y, z (t)” und der magnetischen Stromdichte ”Jx, y, z (t)” für jede Zeiteinheit während der Analysezeit (t1 bis t_end).
Die Änderungsgröße der elektrischen Stromdichte ”ΔIx, y, z (t)” enthält Werte der Komponenten in Richtung der X-, Y- und Z-Achse. Die Änderungsgröße der magnetischen Stromdichte ”ΔJx, y, z (t)” enthält ebenfalls Werte der Komponenten in Richtung der X-, Y- und Z-Achse.
Die Berechnungseinheit 217 für die kumulierten Werte der elektromagnetischen Dichte verwendet die folgende Gleichung (3), um für jede Zelle den kumulierten Wert der Änderungsgrößen der elektrischen Stromdichte zum Zeitpunkt t zu berechnen. Diese Berechnung erfolgt ausgehend von den Änderungsgrößen der elektrischen Stromdichte ”ΔIx, y, z (t)” bis zu einem Zeitpunkt t, den die Berechnungseinheit 216 für die Änderungsgröße der elektromagnetischen Dichte berechnet. Diese Prozedur wird bis zu einem Zeitpunkt t_end wiederholt. SumΔIx, y, z = Σ_t=t1,tend ΔIx, y, z (t) (3)
Der kumulierte Wert der Änderungsgrößen der elektrischen Stromdichte für alle Zellen stellt die Verteilung der elektrischen Stromdichte dar.
In ähnlicher Weise verwendet die Berechnungseinheit 217 für die kumulierten Werte der elektromagnetischen Dichte die folgende Gleichung (4) um für jede Zelle den kumulierten Wert der Änderungsgrößen der magnetischen Stromdichte zum Zeitpunkt t zu berechnen. Diese Berechnung erfolgt ausgehend von den Änderungsgrößen der magnetischen Stromdichte ”ΔJx, y, z (t)” bis zu einem Zeitpunkt t, den die Berechnungseinheit 216 für die Änderungsgröße der elektromagnetischen Dichte berechnet. Diese Prozedur wird bis zu einem Zeitpunkt _tend wiederholt. SumΔJx, y, z = Σ_t=t1,tend ΔJx, y, z (t) (4)
Der kumulierte Wert der Änderungsgrößen der magnetischen Stromdichte für alle Zellen stellt die Verteilung der magnetischen Stromdichte dar.
In dieser Ausführungsform berechnet die Berechnungseinheit 217 für die kumulierten Werte der elektromagnetischen Dichte den kumulierten Wert der Änderungsgrößen der elektrischen Stromdichte durch das Aufsummieren aller Änderungsgrößen (Beträge) der elektrischen Stromdichte während der Analysezeit (t1 bis t_end). Ist es jedoch wahrscheinlich, dass der Wert durch Rauschen wesentlich abweicht, so kann man bevorzugen, derartige Änderungsgrößen mit beträchtlichen Abweichungen nicht zu kumulieren, damit man einen endgültigen Summenwert mit hoher Zuverlässigkeit erhält. Beispielsweise werden ein Untergrenzen-Grenzwert und ein Obergrenzen-Grenzwert der Änderungsgröße (Betrag) in der Speichereinheit 22 abgelegt. Bevor die Berechnungseinheit 217 für die kumulierten Werte der elektromagnetischen Dichte das Aufsummieren vornimmt, werden die Änderungsgrößen mit dem Untergrenzen-Grenzwert und dem Obergrenzen-Grenzwert verglichen. Nur die Änderungsgrößen, die zwischen dem Untergrenzen-Grenzwert und dem Obergrenzen-Grenzwert liegen, werden zum Berechnen von SumΔIx, y, z der Änderungsgrößen der elektrischen Stromdichte herangezogen.
In gewissen elektronischen Vorrichtungen kann der Fall auftreten, dass man die Anstiegszeit zum Umschalten in einen stationären Zustand bereits kennt, oder es kann der Fall auftreten, dass man nur die Änderungsgrößen der elektrischen Stromdichte während einer bestimmten Zeitspanne in der Analysezeit (t1 bis t_end) akkumuliert. In diesen Fällen kann man die Anfangszeit und die Beendigungszeit des Akkumulierens der Änderungsgrößen der elektrischen Stromdichte zu bestimmten Zeitpunkten innerhalb der Analysezeit (t1 bis t_end) setzen. Somit berechnet die Berechnungseinheit 217 für die kumulierten Werte der elektromagnetischen Dichte den kumulierten Wert dadurch, dass sie nur die Änderungsgrößen der elektrischen Stromdichte zwischen der eingestellten Anfangszeit und der Beendigungszeit aufsummiert.
Zudem kann in einigen elektronischen Vorrichtungen der Fall auftreten, dass nur die Änderungsgrößen der elektrischen Stromdichte kumuliert werden, die in einem bestimmten Bereich des Analysegebiets (X, Y, Z) = (1, 1, 1) bis (l, m, n) enthalten sind. In diesem Fall kann man die Anfangskoordinaten und die Endkoordinaten zum Akkumulieren der Änderungsgrößen der elektrischen Stromdichte an bestimmten Positionen im Analysegebiet festlegen. Somit berechnet die Berechnungseinheit 217 für die kumulierten Werte der elektromagnetischen Dichte den kumulierten Wert dadurch, dass sie nur die Änderungsgrößen der elektrischen Stromdichte zwischen den eingestellten Anfangskoordinaten und den Endkoordinaten aufsummiert.
7A und 7B zeigen Beispiele für kumulierte Daten der Änderungsgröße der elektrischen Stromdichte, die von der Verarbeitungsvorrichtung für elektromagnetische Verteilungen der Ausführungsform berechnet werden. 7A gibt die kumulierten Werte SumΔIx, y, z der Änderungsgrößen der elektrischen Stromdichte an, und 7B die kumulierten Werte SumΔJx, y, z der Änderungsgrößen der magnetischen Stromdichte.
Wie beschrieben berechnet die Berechnungseinheit 217 für die kumulierten Werte der elektromagnetischen Dichte den kumulierten Wert der Änderungsgrößen der elektrischen Stromdichte SumΔIx, y, z und den kumulierten Wert der Änderungsgrößen der magnetischen Stromdichte SumΔJx, y, z. Die kumulierten Werte für jede Zelle werden wie in 7A und 7B angegeben in dem HDD 24 gespeichert.
Die Summenwerte der Änderungsgrößen der elektrischen Stromdichte SumΔIx, y, z und die Summenwerte der Änderungsgrößen der magnetischen Stromdichte SumΔJx, y, z sind Werte, die man durch Aufsummieren der Beträge der Änderungsgrößen der elektrischen Stromdichte und der magnetischen Stromdichte bis zu einem Zeitpunkt t in jeder Zelle erhält. Damit stellt der kumulierte Wert den Umfang der Veränderung im elektrischen Strom und im magnetischen Strom in jeder Zelle dar.
Zudem erhält man den kumulierten Wert der Änderungsgrößen der elektrischen Stromdichte SumΔIx, y, z und den kumulierten Wert der Änderungsgrößen der magnetischen Stromdichte SumΔJx, y, z durch Summieren der Änderungsgrößen der elektrischen Stromdichte und der magnetischen Stromdichte in Richtung der Zeit. Damit benötigt man für jede Zelle nur einen Datenpunkt. Das Datenvolumen lässt sich also verringern.
Die in 5 dargestellte Mittelwert-Berechnungseinheit 218 berechnet den Mittelwert der kumulierten Werte der Änderungsgrößen der elektrischen Stromdichte SumΔI x, y, z, die für jede Zelle durch die Berechnungseinheit 217 für die kumulierten Werte der elektromagnetischen Dichte gewonnen werden. Die Mittelwert-Berechnungseinheit 218 berechnet auch den Mittelwert der kumulierten Werte der Änderungsgrößen der magnetischen Stromdichte SumΔJx, y, z, die für jede Zelle durch die Berechnungseinheit 217 für die kumulierten Werte der elektromagnetischen Dichte gewonnen werden.
Die Mittelwerte können ausgehend von den kumulierten Werten der Änderungsgrößen der elektrischen Stromdichte SumΔIx, y, z und den kumulierten Werten der Änderungsgrößen der magnetischen Stromdichte SumΔJx, y, z für alle Zellen berechnet werden. In einem anderen Beispiel kann man die Mittelwerte ausgehend von kumulierten Werten innerhalb einer Standardabweichung berechnen, siehe unten, wenn es wahrscheinlich ist, dass Werte aufgrund von Rauschen Abweichungen zeigen.
Die Mittelwert-Berechnungseinheit 218 verwendet die folgende Gleichung (5) zum Berechnen des Mittelwerts von kumulierten Werten innerhalb einer vorbestimmten Standardabweichung ±σ_I aus den kumulierten Werten der Änderungsgrößen der elektrischen Stromdichte SumΔIx, y, z. AveΔI = 1/a Σ x = 1,l Σ y = 1, m Σ z = 1,n SumΔIx, y, z (5)
In Gleichung (5) bezeichnet ”a” die Anzahl der kumulierten Werte innerhalb der vorbestimmten Standardabweichung ±σ_I aus den kumulierten Werten der Änderungsgrößen der elektrischen Stromdichte SumΔIx, y, z.
In ähnlicher Weise verwendet die Mittelwert-Berechnungseinheit 218 die folgende Gleichung (6) zum Berechnen des Mittelwerts der kumulierten Werte innerhalb einer vorbestimmten Standardabweichung ±σ_J aus den kumulierten Werten der Änderungsgrößen der magnetischen Stromdichte SumΔJx, y, z. AveΔJ = 1/b Σ x = 1,l Σ y = 1,m Σ z = 1, n SumΔJx, y, z (6)
In Gleichung (6) bezeichnet ”b” die Anzahl der kumulierten Werte innerhalb der vorbestimmten Standardabweichung ±σ_J aus den kumulierten Werten der Änderungsgrößen der magnetischen Stromdichte SumΔJx, y, Z.
In dieser Ausführungsform berechnet die Mittelwert-Berechnungseinheit 218 den Mittelwert der kumulierten Werte innerhalb einer Standardabweichung (±σ_I, ±σ_J). In einem weiteren Beispiel kann die Mittelwert-Berechnungseinheit 218 jedoch den Mittelwert der kumulierten Werte berechnen, die eine vorbestimmte Differenz bezogen auf den Mittelwert aller kumulierten Werte haben (plus/minus einem Grenzwert).
Die in 5 dargestellte Berechnungsergebnis-Anzeigeeinheit 219 zeigt auf dem Anzeigebildschirm 12A der in 1 dargestellten Anzeigeeinheit 12 die kumulierten Werte der Änderungsgrößen der elektrischen Stromdichte oder der magnetischen Stromdichte an, die die Berechnungseinheit 217 für die kumulierten Werte der elektromagnetischen Dichte berechnet. Die angezeigten Inhalte werden im Weiteren beschrieben.
Die in 5 dargestellte Verwaltungseinheit 220 ist eine Datenverwaltungseinheit, die den Vorgang des Datenspeicherns in dem HDD 24 verwaltet. Die Inhalte der Verarbeitung, die die Verwaltungseinheit 220 vornimmt, werden anhand des in 8 dargestellten Flussdiagramms beschrieben.
8 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Berechnen der elektrischen Stromdichte, das von der Verarbeitungsvorrichtung für elektromagnetische Verteilungen der Ausführungsform vorgenommen wird. Die Berechnung in 8 erfolgt dadurch, dass die CPU 21 ein Verarbeitungsprogramm für die elektromagnetische Verteilung gemäß der Ausführungsform ausführt, das die Verarbeitungsvorrichtung für elektromagnetische Verteilungen veranlasst, dass sie die Funktion des Berechnens der elektromagnetischen Verteilung ausführt. Es sei vorausgesetzt, dass sich die Berechnungszeit von t1 (Anfangszeit) bis t_end (Beendigungszeit) erstreckt.
In dieser Prozedur berechnet die Verarbeitungseinheit für die elektromagnetische Verteilung die kumulierten Werte der Änderungsgrößen der elektrischen Stromdichte und der magnetischen Stromdichte für jede der Zellen, die im Analysebereich (X = 1 ~ I, Y = 1 m, Z = 1 n) enthalten sind, und zwar beginnend bei Zellen mit kleineren Koordinatenwerten und fortschreitend zu Zellen mit größeren Koordinatenwerten. Die Berechnungsprozedur erfolgt der Reihe nach in Richtung der X-, Y- und Z-Achse beginnend mit einer Zelle, die die Koordinaten (X, Y, Z) = (1, 1, 1) hat, bis zu einer Zelle, die die Koordinaten (X, Y, Z) = (I, m, n) hat.
Zu Beginn der Berechnungsprozedur setzt die CPU 21 den Zeitpunkt t für das Ausführen der Analyse auf einen Anfangszeitpunkt to (Schritt S1).
Nun setzt die CPU 21 die Z-Koordinate im Analysebereich auf Z = 1 (Schritt S2). Die Berechnung in Z-Richtung erfolgt der Reihe nach durch Inkrementieren des Koordinatenwerts von Z = 1 bis Z = n.
Nun setzt die CPU 21 die Y-Koordinate im Analysebereich auf Y = 1 (Schritt S3).
Die Berechnung in Y-Richtung erfolgt der Reihe nach durch Inkrementieren des Koordinatenwerts von Y = 1 bis Y = m.
Nun setzt die CPU 21 die X-Koordinate im Analysebereich auf X = 1 (Schritt S4). Die Berechnung in X-Richtung erfolgt der Reihe nach durch Inkrementieren des Koordinatenwerts von X = 1 bis X = I.
Nun berechnet die CPU 21 das elektromagnetische Feld (Schritt S5). Die Berechnungsprozedur im Schritt S5 erfolgt, damit man ein magnetisches Feld Hx, y, z und ein elektrisches Feld Ex, y, z gewinnt, das sich während einer Zeiteinheit geändert hat, und zwar ausgehend von einem Wert des elektromagnetischen Felds vor dem Verstreichen der Zeiteinheit, der Datengeschwindigkeit und der dielektrischen Konstante. Die Berechnungsprozedur im Schritt S5 erfolgt durch die Berechnungseinheit 214 für elektromagnetische Felder in den Funktionsblöcken in der CPU 21, die in 5 dargestellt sind. Der Wert des elektromagnetischen Felds vor dem Verstreichen einer Zeiteinheit ist temporär im RAM der Speichereinheit 22 hinterlegt.
Die CPU 21 nimmt eine Randintegration des im Schritt S5 erhaltenen magnetischen Felds Hx, y, z vor, um die elektrische Stromdichte Ix, y, z in der Zelle zu berechnen. Zudem nimmt die CPU 21 eine Randintegration des im Schritt S5 erhaltenen elektrischen Felds Ex, y, z vor, um die magnetische Stromdichte Jx, y, z in der Zelle zu berechnen. Die CPU 21 nutzt die obigen Gleichungen (1) und (2) zum Berechnen der Änderungsgrößen ΔIx, y, z(t) und ΔJx, y, z der elektrischen Stromdichte Ix, y, z bzw. der magnetischen Stromdichte Jx, y, z für jede Zeiteinheit (Schritt S6). Die Berechnungsprozedur im Schritt S6 wird von der Berechnungseinheit 215 für die elektromagnetische Dichte und der Berechnungseinheit 216 für die Änderungsgröße der elektromagnetischen Dichte in den in 5 dargestellten Funktionsblöcken in der CPU 21 vorgenommen.
Die CPU 21 nutzt die obigen Gleichungen (3) und (4) zum Akkumulieren der im Schritt S6 berechneten Änderungsgrößen ΔIx, y, z(t) der elektrischen Stromdichte und der Änderungsgrößen ΔJx, y, z der magnetischen Stromdichte, und zum Berechnen des kumulierten Werts SumΔIx, y, z der Änderungsgrößen der elektrischen Stromdichte bis zu einem Zeitpunkt t, und zum Berechnen des kumulierten Werts SumΔJx, y, z der Änderungsgrößen der magnetischen Stromdichte bis zu einem Zeitpunkt t (Schritt S7). Die Berechnungsprozedur im Schritt S7 wird von der Berechnungseinheit 217 für die kumulierten Werte der elektromagnetischen Dichte in den in 5 dargestellten Funktionsblöcken in der CPU 21 vorgenommen.
Nun speichert die CPU 21 in dem HDD 24 den im Schritt S7 berechneten kumulierten Wert SumΔIx, y, z der Änderungsgrößen der elektrischen Stromdichte und den kumulierten Wert SumΔJx, y, z der Änderungsgrößen der magnetischen Stromdichte entsprechend zur Zelle. Die Prozedur zum Speichern der kumulierten Werte im HDD 24 im Schritt S8 wird von der Verwaltungseinheit 220 in den in 5 dargestellten Funktionsblöcken in der CPU 21 vorgenommen.
Von den von der CPU 21 in den Schritten S5 bis S7 berechneten Werten werden von der Verwaltungseinheit 220 im HDD 24 nur die kumulierten Werte SumΔIx, y, z der Änderungsgrößen der elektrischen Stromdichte und die kumulierten Werte SumΔJx, y, z der Änderungsgrößen der magnetischen Stromdichte der im Schritt S7 berechneten Daten gespeichert. D. h., die Verwaltungseinheit 220 speichert die kumulierten Werte in dem HDD 24, wenn die Berechnungseinheit 215 für die elektromagnetische Dichte die elektromagnetische Dichte für eine bestimmte Zelle berechnet hat, und wenn die Berechnungseinheit 216 für die Änderungsgröße der elektromagnetischen Dichte die zeitlichen Änderungsgrößen der elektromagnetischen Dichte für die bestimmte Zelle berechnet hat, und wenn die Berechnungseinheit 217 für die kumulierten Werte der elektromagnetischen Dichte die berechneten zeitlichen Änderungsgrößen der elektromagnetischen Dichte für die bestimmte Zelle kumuliert hat.
Damit speichert die CPU 21 während der Berechnung im RAM der Speichereinheit 22 nach Bedarf zeitweilig das magnetische Feld Hx, y, z, das elektrische Feld Ex, y, z, die elektrische Stromdichte Ix, y, z und die magnetische Stromdichte Jx, y, z, die in den Schritten S5 und S6 berechnet wurden. Dadurch verringert sich der Umfang der im HDD 24 gespeicherten Daten.
Nun inkrementiert die CPU 21 den Koordinatenwert der X-Achse (X = X + 1) (Schritt S9).
Nun stellt die CPU 21 fest, ob der Koordinatenwert der X-Achse die Bedingung X > I erfüllt (Schritt S10). Dies dient der Feststellung, ob der Koordinatenwert der X-Achse den Maximalwert I erreicht hat.
Stellt die CPU 21 fest, dass im Schritt S10 die Bedingung X > 1 nicht erfüllt ist, kehrt der Ablauf zum Schritt S5 zurück und wiederholt die Prozedur in den Schritten S5 bis S10.
Stellt die CPU 21 fest, dass im Schritt S10 die Bedingung X > 1 erfüllt ist, so geht der Ablauf zum Schritt S11 über, und der Koordinatenwert der Y-Achse wird erhöht (Y = Y + 1) (Schritt S11).
Nun stellt die CPU 21 fest, ob der Koordinatenwert der Y-Achse die Bedingung Y > m erfüllt (Schritt S12). Dies dient der Feststellung, ob der Koordinatenwert der Y-Achse den Maximalwert m erreicht hat.
Stellt die CPU 21 fest, dass im Schritt S12 die Bedingung Y > m nicht erfüllt ist, kehrt der Ablauf zum Schritt S4 zurück und wiederholt die Prozedur in den Schritten S4 bis S12.
Stellt die CPU 21 fest, dass im Schritt S12 die Bedingung Y > m erfüllt ist, so geht der Ablauf zum Schritt S13 über, und der Koordinatenwert der Z-Achse wird erhöht (Z = Z + 1) (Schritt S13).
Nun stellt die CPU 21 fest, ob der Koordinatenwert der Z-Achse die Bedingung Z > n erfüllt (Schritt S14). Dies dient der Feststellung, ob der Koordinatenwert der Z-Achse den Maximalwert n erreicht hat.
Stellt die CPU 21 fest, dass im Schritt S14 die Bedingung Z > n nicht erfüllt ist, kehrt der Ablauf zum Schritt S3 zurück und wiederholt die Prozedur in den Schritten S3 bis S14.
Stellt die CPU 21 fest, dass im Schritt S14 die Bedingung Z > n erfüllt ist, so geht der Ablauf zum Schritt S15 über, und sie fügt der Analysezeit t eine Zeiteinheit Δt hinzu (Schritt S15). Dies dient zum Berechnen des magnetischen Felds, des elektrischen Felds, der elektrischen Stromdichte und der magnetischen Stromdichte für jede Zelle in jeder verstrichenen Zeiteinheit. Die Zeiteinheit Δt entspricht der Zeitdauer zwischen jeweils zwei Zeitpunkten in der Analysezeit. Die Zeiteinheit Δt kann frei gewählt werden.
Die CPU 21 stellt fest, ob die Beziehung t > tend zwischen der Analysezeit t und der Beendigungszeit tend erfüllt ist (Schritt S16). Dies erfolgt, da die Prozedur von Schritt S2 bis Schritt S16 bis zum Beendigungszeitpunkt tend wiederholt ausgeführt wird.
Stellt die CPU 21 fest, dass im Schritt 516 die Bedingung t > tend nicht erfüllt ist, so geht der Ablauf zum Schritt S2 zurück, und die Prozedur der Schritte S2 bis S16 wird erneut ausgeführt.
Stellt die CPU 21 fest, dass im Schritt S16 die Bedingung t > tend erfüllt ist, so geht der Ablauf zum Schritt S17 über, und die CPU verwendet die obigen Gleichungen (5) und (6) zum Berechnen des Mittelwerts AveΔI der kumulierten Werte der Änderungsgrößen der elektrischen Stromdichte bzw. des Mittelwerts AveΔJ der kumulierten Werte der Änderungsgrößen der magnetischen Stromdichte (Schritt S17). Der Schritt S17 wird von der Mittelwert-Berechnungseinheit 218 in den in 5 dargestellten Funktionsblöcken in der CPU 21 vorgenommen.
Im Schritt S17 wird der Mittelwert AveΔI für kumulierte Werte innerhalb einer vorbestimmten Standardabweichung ±σ_I der kumulierten Werte SumΔIx, y, z der Änderungsgrößen der elektrischen Stromdichte berechnet. Zudem wird der Mittelwert AveΔJ für kumulierte Werte innerhalb einer vorbestimmten Standardabweichung ±σ_J der kumulierten Werte SumΔJx, y, z der Änderungsgrößen der magnetischen Stromdichte berechnet.
Nun beendet die CPU 21 die Berechnung der Änderungsgrößen der elektrischen Stromdichte, der Änderungsgrößen der magnetischen Stromdichte, der kumulierten Werte der Beträge der Änderungsgrößen der elektrischen Stromdichte und der magnetischen Stromdichte und der Mittelwerte der kumulierten Werte der elektrischen Stromdichte und der magnetischen Stromdichte im Analysemodell der Verarbeitungsvorrichtung für die elektromagnetische Verteilung der Ausführungsform (ENDE).
9 und 10 zeigen die elektrische Stromdichte und die kumulierten Werte der Änderungsgrößen der elektrischen Stromdichte, die von der Verarbeitungsvorrichtung für elektromagnetische Verteilungen der Ausführungsform berechnet werden. Zur Vereinfachung werden hier nur die elektrische Stromdichte und kumulierte Werte der Änderungsgrößen der elektrischen Stromdichte beschrieben. Die gleiche Beschreibung ist jedoch auch auf die magnetische Stromdichte und die kumulierten Werte der Änderungsgrößen der magnetischen Stromdichte anwendbar.
In 9 und 10 geben die Daten (A) auf der linken Seite die elektrischen Stromdichten zu jedem Zeitpunkt für die Zeitpunkte von t0 bis t18 an. In 9 und 10 geben die Daten (B) auf der rechten Seite die kumulierten Werte der Änderungsgrößen der elektrischen Stromdichten zu jedem Zeitpunkt für die Zeitpunkte von t0 bis t18 an.
Zur Vereinfachung enthält in 9 und 10 jeder Abschnitt, der von einem Rahmen umgeben ist, 25 Zellen (5 Zellen in Richtung der X-Achse und 5 Zellen in Richtung der y-Achse), die in einer der Schichten mit gleichem Z-Achsen-Koordinatenwert angeordnet sind. in jedem dieser Abschnitte sind die elektrischen Stromdichten und die kumulierten Werte der Änderungsgrößen der elektrischen Stromdichte durch einfache Zahlen dargestellt.
Zudem sind zur Vereinfachung Koordinatenwerte von 1 bis 5 entlang der X-Achse und der Y-Achse für die Verteilung der elektrischen Stromdichte zu jedem Zeitpunkt zugewiesen. D. h., von den 25 Zellen hat zu jedem Zeitpunkt die linke untere Zelle die Koordinaten (X, Y) = (1, 1) und die oberste rechte Zelle hat die Koordinaten (X, Y) = (5, 5).
Zum Zeitpunkt t0, siehe 9(A), ist die elektrische Stromdichte in allen Zellen null. Zum Zeitpunkt t0, siehe 9(B), ist somit der kumulierte Wert der Änderungsgrößen der elektrischen Stromdichte in allen Zellen null.
Zum Zeitpunkt t1, siehe 9(A), ist die elektrische Stromdichte in der Zelle (X, Y) = (1, 5) gleich 1. Dies zeigt an, dass ein elektrischer Stromfluss begonnen hat. Zum Zeitpunkt t1, siehe 9(B), ist somit der kumulierte Wert der Änderungsgrößen der elektrischen Stromdichte in der Zelle (X, Y) = (1, 5) gleich 1,0.
Zu den Zeitpunkten t2 bis t5, siehe 9(A), wird die elektrische Stromdichte in den Zellen (X, Y) = (2, 5), (3, 5), (3, 4), (3, 3) nacheinander zu 1. Dies zeigt an, dass der elektrische Strom hineinfließt. Somit wird, siehe 9(B), der kumulierte Wert der Änderungsgröße der elektrischen Stromdichte nacheinander 1,0, und zwar in den Zellen (X, Y) = (2, 5), (3, 5), (3, 4), (3, 3).
Zum Zeitpunkt t6, siehe 9(A), verzweigt der Stromfluss in eine Zelle (X, Y) = (3, 2) und eine Zelle (X, Y) = (4, 3), und zwar jeweils mit den elektrischen Stromdichten 0,9 bzw. 0,1. Somit wird, siehe 9(B), der kumulierte Wert der Änderungsgröße der elektrischen Stromdichte 0,9 bzw. 0,1, und zwar in den Zellen (X, Y) = (3, 2) und (X, Y) = (4, 3).
Zu den Zeitpunkten t7 bis t9, siehe 9(A), fließt der elektrische Strom mit einer elektrischen Stromdichte von 0,9 nacheinander in die Zellen (X, Y) = (3, 1), (2, 1), (1, 1). Inzwischen fließt der elektrische Strom mit einer elektrischen Stromdichte von 0,1 zum Zeitpunkt 7 in die Zelle (X, Y) = (5, 3) und fließt anschließend aus den 25 Zellen hinaus.
Zu den Zeitpunkten t7 bis t9, siehe 9(B), nimmt der kumulierte Wert der Änderungsgröße der elektrischen Stromdichte in den Zellen (X, Y) = (3, 1), (2, 1), (1, 1) nacheinander den Wert 0,9 an. Zudem nimmt zum Zeitpunkt t7 und später der kumulierte Wert der Änderungsgröße der elektrischen Stromdichte in der Zelle (X, Y) = (5, 3) den Wert 0,1 an.
Zum Zeitpunkt t10, siehe 10(A), wird die elektrische Stromdichte in der Zelle (X, Y) = (1, 5) null. Damit nimmt zum Zeitpunkt t10, siehe 10(B), die die kumulierten Werte der Änderungsgrößen der elektrischen Stromdichte angibt, der kumulierte Wert der Änderungsgröße der elektrischen Stromdichte in der Zelle (X, Y) = (1, 5) den Wert 2,0 an.
Zu den Zeitpunkten t11 bis t14, siehe 10(A), nimmt die elektrische Stromdichte in den Zellen (X, Y) = (2, 5), (3, 5), (3, 4), (3, 3) nacheinander den Wert null an. Somit nimmt zu den Zeitpunkten t11 bis t14, siehe 10(B), die Änderungsgröße (Betrag) der elektrischen Stromdichte in den Zellen (X, Y) = (2, 5), (3, 5), (3, 4), (3, 3) nacheinander den Wert 2,0 an.
Zum Zeitpunkt t15, siehe 10(A), wird die elektrische Stromdichte in den Zellen (X, Y) = (3, 2), (4, 3) null, und zum Zeitpunkt t16 ist die elektrische Stromdichte in den Zellen (X, Y) = (3, 1), (5, 3) null. Damit nimmt zum Zeitpunkt t15, siehe 10(B), die Änderungsgröße (Betrag) der elektrischen Stromdichte in den Zellen (X, Y) = (3, 2), (4, 3) die Werte 1,8 bzw. 0,2 an. Zum Zeitpunkt t16 nimmt die Änderungsgröße (Betrag) der elektrischen Stromdichte in den Zellen (X, Y) = (3, 1), (5, 3) die Werte 1,8 bzw. 0,2 an.
Zu den Zeitpunkten t17 und t18, siehe 10(A), nimmt die elektrische Stromdichte in den Zellen (X, Y) = (2, 1), (1, 1) nacheinander den Wert null an. Somit nimmt zu den Zeitpunkten t17 und t18, siehe 10(B), die Änderungsgröße (Betrag) der elektrischen Stromdichte in den Zellen (X, Y) = (2, 1), (1, 1) den Wert 1,8 an.
11A und 11B zeigen Beispiele, in denen endgültige kumulierte Werte der Änderungsgrößen der elektrischen Stromdichte auf dem Anzeigeschirm 12A der Anzeigeeinheit 12 von der Verarbeitungsvorrichtung für elektromagnetische Verteilungen der Ausführungsform dargestellt werden.
11A zeigt ein Beispiel, in dem die Differenzen zwischen den kumulierten Werten und einem Mittelwert (1,91) der kumulierten Werte durch Prozentbereiche dargestellt sind (~ –20%, –20%, ~ –10%, –10% ~ +10%, +10% ~ +20%, +20%~), und zwar mit Punkten unterschiedlicher Dichte in den jeweiligen Bereichen. 11B zeigt ein Beispiel, in dem die kumulierten Werte der Änderungsgrößen (Betrag) der elektrischen Stromdichte in Wertebereiche unterteilt sind (0 ~ 1,0, 1,0 ~ 1,5, 1,5 ~ 2,0, 2,0 ~ 2,5, 2,5 ~ 3,0), und zwar mit Punkten unterschiedlicher Dichte in den jeweiligen Bereichen.
In 11A und 11B sind dunkle Punkte den Zellen mit hohen kumulierten Werten der Änderungsgrößen (Betrag) der elektrischen Stromdichte zugeordnet, die sich zum Endzeitpunkt t18, siehe 10(B), angesammelt haben. Dagegen sind helle Punkte den Zellen mit geringen kumulierten Werten zugeordnet, beispielsweise den Zellen (X, Y) = (4, 3), (5, 3). Die endgültigen kumulierten Werte der Änderungsgrößen (Beträge) der elektrischen Stromdichte sind Summen der Änderungsgrößen (Beträge) in Zeitrichtung. Daher ist das Datenvolumen gering, und die Übertragungswege der Signale werden korrekt angezeigt. Das Gleiche gilt für die kumulierten Werte der Änderungsgrößen (Beträge) der magnetischen Stromdichte.
12A bis 12C zeigen Vergleichsbeispiele für angezeigte elektrische Stromdichteverteilungen zu einem gewissen Zeitpunkt, wobei 12A die elektrische Stromdichteverteilung durch Abstufungen darstellt, 12B die elektrische Stromdichteverteilung durch Kegel mit unterschiedlichen Dichten, und 12C die elektrische Stromdichteverteilung durch Schichtlinien.
Die Verteilungen der elektrischen Stromdichte, die in 12A bis 12C dargestellt sind, werden durch Schätzen der Positionen ausgebildet, an denen ein erfahrener Schaltungsentwickler annimmt, dass sich die elektrischen Strompfade ausbilden. Die Verteilung der elektrischen Stromdichte an diesen Positionen wird mit einer dreidimensionalen elektromagnetischen Feldanalyse untersucht, und die Untersuchungsergebnisse werden ausgegeben. Eine derartige Verteilung der elektrischen Stromdichte für einen bestimmten Zeitpunkt wird für zahlreiche Zeitpunkte ermittelt. Die zeitliche Änderung der Verteilung der elektrischen Stromdichte wird visuell festgestellt, und Abschnitte, in denen hohe elektrische Stromdichten verteilt sind, werden als elektrische Stromwege festgestellt.
Üblicherweise wird die elektrische Stromdichte durch Abstufungen, Kegel oder Schichtlinien dargestellt. Mit der herkömmlichen Vorgehensweise wird die elektrische Stromdichte jedoch nur zu einem bestimmten Zeitpunkt dargestellt. Daher muss man in den Fällen, in denen sich die elektrische Stromdichte im Verlauf der Zeit beträchtlich ändert, die Verteilung der elektrischen Stromdichte für zahlreiche Zeitpunkte berechnen. Folglich nimmt das Datenvolumen zu, und es wird schwierig, die Analyse wirksam vorzunehmen.
Dagegen werden bei der Verarbeitungsvorrichtung für elektromagnetische Verteilungen der Ausführungsform wie beschrieben die Beträge der Änderungsgrößen der elektrischen Stromdichte und die Beträge der Änderungsgrößen der magnetischen Stromdichte in zeitlicher Richtung akkumuliert, und die Verteilung der elektrischen Stromdichte und der magnetischen Stromdichte wird durch kumulierte Werte beschrieben. Daher ist die elektromagnetische Verteilung der Signale exakt und mit geringen Datenmengen leicht beschreibbar, und man benötigt keine unterschiedlichen Sätze von elektrischen Stromdichten und magnetischen Stromdichten, die zahlreichen Zeitpunkten zugeordnet sind.
Zudem werden die Daten, die die zeitlichen Änderungen der elektromagnetischen Verteilung beschreiben, zum Darstellen der elektromagnetischen Verteilung nicht verwendet. Daher wird eine geringe Datenmenge für die Anzeige der elektromagnetischen Verteilung eingesetzt. Damit ist es möglich, die elektromagnetische Verteilung für alle Gebiete auf der gedruckten Schaltungsplatine zu berechnen. Somit ist die elektromagnetische Verteilung wirksam und exakt gekennzeichnet und hängt nicht von der Intuition eines erfahrenen Schaltungsentwicklers ab. Daher lassen sich hochdichte und kompakte elektronische Geräte mit hoher Leistung leicht entwerfen.
Es lässt sich also die elektromagnetische Verteilung für alle auf der gedruckten Schaltungsplatine ausgebildeten Übertragungswege berechnen, ohne dass übermäßig Zeit beansprucht wird. Damit wird die TAT zum Untersuchen der Übertragungswege wesentlich verringert, und die Wirksamkeit der Analyse wächst.
Da das Datenvolumen gering ist, kann man zudem die Berechnungsergebnisse in einer kurzen Zeitspanne leicht anzeigen.
Zudem kann man mit einer geringen Speicherkapazität zum Ablegen der Daten auskommen. Man kann daher die Verarbeitungsvorrichtung für elektromagnetische Verteilungen zu einem geringen Preis bereitstellen.
In 11A und 11B sind die elektromagnetischen Verteilungen in schwarz und weiß dargestellt; man kann die elektromagnetischen Verteilungen jedoch auch farbig darstellen. Bei einer Darstellung in Farben kann man unterschiedliche Farben zum Anzeigen der verschiedenen Bereiche benutzen anstatt unterschiedliche Punktdichten wie in 11A und 11B zu verwenden.
In 11A sind die Differenzen zwischen den kumulierten Werten und dem Mittelwert in Prozentbereiche unterteilt. In 11B sind die kumulierten Werte der Änderungsgrößen (Beträge) in Wertebereiche unterteilt. Zum Darstellen der jeweiligen Bereiche werden unterschiedliche Punktdichten benutzt. In beiden Abbildungen 11A und 11B werden die kumulierten Werte aller Bereiche dargestellt.
Es kann jedoch der Fall eintreten, dass nur einige Bereiche dargestellt werden (beispielsweise nur die Bereiche –20% ~ +20% in 11A oder nur der Bereich 2,0 ~ 2,5 in 11B). In einem solchen Fall kann die Bedingungs-Erzeugungseinheit 212 Bedingungen der Bereiche gemäß der Eingabe von der Tastatur 13 erzeugen, und die Berechnungsergebnis-Anzeigeeinheit 219 kann die Bereiche gemäß den erzeugten Bedingungen anzeigen. Die Bedingungs-Erzeugungseinheit 212 kann auch eine besondere Breite für jeden Bereich abhängig von der Eingabe über die Tastatur 13 einstellen.
In der obigen Beschreibung wird die elektrische Stromdichte oder die magnetische Stromdichte als physikalische Größe des elektromagnetischen Stroms verwendet. Die physikalische Größe des elektromagnetischen Stroms ist jedoch nicht auf die elektrische Stromdichte oder die magnetische Stromdichte eingeschränkt, solange nur die Verteilung des elektrischen Stroms bzw. die Verteilung des magnetischen Stroms durch kumulierte Werte von zeitlichen Änderungen beschrieben wird.
Zudem wird in der obigen Beschreibung das FDTD-Verfahren zum Berechnen des elektromagnetischen Felds verwendet. Das Verfahren zum Berechnen des elektromagnetischen Felds ist jedoch nicht auf das FDTD-Verfahren eingeschränkt. Das elektromagnetische Feld kann mit jedem beliebigen Verfahren berechnet werden, wenn nur die zeitliche Änderungsgröße des elektromagnetischen Felds bestimmt wird. Man kann beispielsweise das Momentenverfahren zum Berechnen der zeitlichen Änderungsgröße des elektromagnetischen Felds einsetzen.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung werden eine Verarbeitungsvorrichtung für elektromagnetische Stromverteilungen, ein Verarbeitungsverfahren für elektromagnetische Stromverteilungen und ein computerlesbares Aufzeichnungsmedium bereitgestellt, die dazu in der Lage sind, den kumulierten Wert der zeitlichen Änderungsgrößen der elektromagnetischen Verteilung zu berechnen, und dazu, Analyseergebnisse zu berechnen, die exakt die Übertragungswege von Signalen beschreiben, und zwar unter Verwendung einer geringen Datenmenge.
Die Erfindung ist nicht auf die besonderen hier beschriebenen Ausführungsformen der Verarbeitungsvorrichtung für elektromagnetische Stromverteilungen, des Verarbeitungsverfahrens für elektromagnetische Stromverteilungen und des Verarbeitungsprogramms für elektromagnetische Stromverteilungen eingeschränkt. Man kann Abwandlungen und Änderungen vornehmen, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.
Alle hier angegebenen Beispiele und Bedingungsaussagen dienen nur pädagogischen Zwecken und sollen den Leser beim Verstehen der Erfindung und der Konzepte unterstützen, die der Erfinder zur Förderung der Wissenschaft beigetragen hat. Man darf sie nicht als Einschränkung auf diese besonderen angegebenen Beispiele und Bedingungen verstehen. Die Anordnung dieser Beispiele in der Anmeldung bezieht sich nicht darauf, die Überlegenheit oder Unterlegenheit der Erfindung darzustellen. Die Ausführungsformen der Erfindung werden ausführlich beschrieben; man kann jedoch verschieden Änderungen, Ersetzungen und Abwandlungen daran vornehmen, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- JP 6-266787 [0005]
- JP 2002-231813 [0005]

Claims

Verarbeitungsvorrichtung für elektromagnetische Verteilungen zum Berechnen einer elektromagnetischen Verteilung über Gebieten, die räumlich diskretisiert sind, wobei die Verarbeitungsvorrichtung für elektromagnetische Verteilungen gekennzeichnet ist durch: eine elektromagnetische Verarbeitungseinheit, die dafür konfiguriert ist, eine physikalische Größe eines elektromagnetischen Stroms in jedem der Gebiete gestützt auf die Intensität des elektromagnetischen Felds zu berechnen; eine Verarbeitungseinheit für elektromagnetische Änderungsgrößen, die dafür konfiguriert ist, für jedes Gebiet eine zeitliche Änderungsgröße der physikalischen Größe des elektromagnetischen Stroms zu berechnen, den die elektromagnetische Verarbeitungseinheit berechnet; und eine Verarbeitungseinheit für die kumulierte Änderungsgröße, die dafür konfiguriert ist, für jedes Gebiet einen kumulierten Wert zu berechnen, den man durch Ansammeln der zeitlichen Änderungsgrößen der physikalischen Größe des elektromagnetischen Stroms erhält, die die Verarbeitungseinheit für elektromagnetische Änderungsgrößen berechnet.
Verarbeitungsvorrichtung für elektromagnetische Verteilungen nach Anspruch 1, zudem gekennzeichnet durch: eine Datenbank, die dafür konfiguriert ist, Daten zu speichern, die zum Berechnen des kumulierten Werts verwendet werden; und eine Datenverwaltungseinheit, die dafür konfiguriert ist, den Einspeichervorgang der Daten in die Datenbank zu verwalten, wobei die Datenverwaltungseinheit den kumulierten Wert in die Datenbank einspeichert, wenn die elektromagnetische Verarbeitungseinheit die physikalische Größe des elektromagnetischen Stroms in einem der Gebiete berechnet hat, die Verarbeitungseinheit für elektromagnetische Änderungsgrößen die zeitliche Änderungsgröße der physikalischen Größe des elektromagnetischen Stroms für das eine Gebiet berechnet hat, und die Verarbeitungseinheit für kumulierte Änderungsgrößen die zeitlichen Änderungsgrößen der physikalischen Größe des elektromagnetischen Stroms für das eine Gebiet akkumuliert hat.
Verarbeitungsvorrichtung für elektromagnetische Verteilungen nach Anspruch 1 oder 2, worin die Verarbeitungseinheit für kumulierte Änderungsgrößen den kumulierten Wert von Beträgen der zeitlichen Änderungsgrößen der physikalischen Größe des elektromagnetischen Stroms berechnet.
Verarbeitungsvorrichtung für elektromagnetische Verteilungen nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, zudem gekennzeichnet durch: eine Mittelwert-Berechnungseinheit, die dafür konfiguriert ist, einen Mittelwert der kumulierten Werte zu berechnen, die die Verarbeitungseinheit für kumulierte Änderungsgrößen für die Gebiete berechnet, die in einem vorbestimmten Raum enthalten sind.
Verarbeitungsvorrichtung für elektromagnetische Verteilungen nach Anspruch 4, worin die Mittelwert-Berechnungseinheit den Mittelwert unter Verwendung der kumulierten Werte innerhalb einer vorbestimmten Standardabweichung oder innerhalb eines vorbestimmten Untergrenzen-Grenzwerts und eines vorbestimmten Obergrenzen-Grenzwerts berechnet, und zwar aus den kumulierten Werten, die die Verarbeitungseinheit für kumulierte Änderungsgrößen für die Gebiete berechnet.
Verarbeitungsvorrichtung für elektromagnetische Verteilungen nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, zudem gekennzeichnet durch: eine Anzeigeeinheit, die dafür konfiguriert ist, ein Verarbeitungsergebnis anzuzeigen, das die Verarbeitungseinheit für kumulierte Änderungsgrößen gewinnt, wobei das Verarbeitungsergebnis aus den kumulierten Werten gewonnen wird.
Verarbeitungsvorrichtung für elektromagnetische Verteilungen nach Anspruch 6, worin die Anzeigeeinheit die Gebiete abhängig von den kumulierten Werten in unterschiedlicher Weise darstellt.
Verarbeitungsvorrichtung für elektromagnetische Verteilungen nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 7, worin die Verarbeitungseinheit für elektromagnetische Änderungsgrößen die zeitliche Änderungsgröße in vorbestimmten Zeitintervallen berechnet.
Verarbeitungsvorrichtung für elektromagnetische Verteilungen nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 8, worin die Verarbeitungseinheit für kumulierte Änderungsgrößen den kumulierten Wert für vorbestimmte Gebiete berechnet.
Verarbeitungsvorrichtung für elektromagnetische Verteilungen nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 9, worin die Verarbeitungseinheit für kumulierte Änderungsgrößen den kumulierten Wert durch Akkumulieren der zeitlichen Änderungsgrößen innerhalb einer vorbestimmten Zeitperiode berechnet.
Verarbeitungsverfahren für elektromagnetische Verteilungen, das von einem Computer ausgeführt wird, um eine elektromagnetische Verteilung über Gebieten zu berechnen, die räumlich diskretisiert sind, wobei das Verarbeitungsverfahren für elektromagnetische Verteilungen gekennzeichnet ist durch: das Berechnen einer physikalischen Größe eines elektromagnetischen Stroms in jedem der Gebiete gestützt auf die Intensität eines elektromagnetischen Felds; für jedes der Gebiete das Berechnen einer zeitlichen Änderungsgröße der physikalischen Größe des elektromagnetischen Stroms, die beim Berechnen der physikalischen Größe berechnet wird; und für jedes der Gebiete das Berechnen eines kumulierten Werts, den man durch das Ansammeln der zeitlichen Änderungsgrößen der physikalischen Größe des elektromagnetischen Stroms erhält, die beim Berechnen der zeitlichen Änderungsgröße berechnet werden.
Computerlesbares Aufzeichnungsmedium, in dem ein Verarbeitungsprogramm für elektromagnetische Verteilungen aufgezeichnet ist, das einen Computer veranlasst, eine Prozedur auszuführen, durch die eine elektromagnetische Verteilung über Gebieten berechnet wird, die räumlich diskretisiert sind, wobei die Prozedur gekennzeichnet ist durch: das Berechnen einer physikalischen Größe eines elektromagnetischen Stroms in jedem der Gebiete gestützt auf die Intensität eines elektromagnetischen Felds; für jedes der Gebiete das Berechnen einer zeitlichen Änderungsgröße der physikalischen Größe des elektromagnetischen Stroms, die beim Berechnen der physikalischen Größe berechnet wird; und für jedes der Gebiete das Berechnen eines kumulierten Werts, den man durch das Ansammeln der zeitlichen Änderungsgrößen der physikalischen Größe des elektromagnetischen Stroms erhält, die beim Berechnen der zeitlichen Änderungsgröße berechnet werden.