電磁界アニメーションの入力方法

 

以下順次ファイルの作成方法について説明します。もっとスマートな方法もあるとおもいますが、ここでは比較的簡単な方法を説明します。またここでは、Excel2000を使っています。

 

１．NEC２で近傍界を計算する

 

まず近傍界をNEC２で計算します。NEC２はWeb上で検索すれば比較的簡単に入手可能です。下記は、今回用いた入力ファイルの例です。無限地板上の四分の一波長のモノポールアンテナです。

NEC２の入力ファイルの作り方や、計算のやり方は、同じくWeb上で入手可能なNEC２関連のマニュアルを読んでみてください。

 

CM

CE

GW 51    1   .000000  .00000000 .00000000  .00000000 .00000000 .0030000 .0003000

GW  1    6   .000000  .00000000 .00300000  .00000000 .00000000 .0280000 .0003000

GE  1

EX  0   51    1   01 1.0000000 .00000000

GN  1

FR  0    1    0    0 2450.0000 0.00000

NE  0    1   40   20 0.000  -0.24001  0       0       0.012   0.012

NH  0    1   40   20 0.000  -0.24001  0       0       0.012   0.012

NE  0    1   40   20 0.000  -0.12001  0       0       0.006   0.006

NH  0    1   40   20 0.000  -0.12001  0       0       0.006   0.006

XQ

EN

 

出力ファイルには、適当な名前をつけておいてください。ここでは、mnp1.txtという名前にしました。

図１は出力ファイルです。次にこのファイルをExcelに読み込ませます。

図 1　出力ファイル　mnp1.txt

２．計算結果のEXCELへの読み込み

 

データ形式はアスキーなので、txtとして読み込ませます。そのときには、スペース区切で、分割してください。図２は、そのときの表示の様子です。ここで完了をクリックすれば、OKです。図３は読み込みが完了した様子です。次に、このデータから、マトリクス型のファイルを形成します。

 

図 2　ファイルの読み込み

図 3　読み込みの完了

３．マトリクス型のファイルへの変換

 

　ここでは、ファイルの形式を3要素型からマトリクス型に変形する方法を説明します。ここでは、Excelのピボットテーブル作成機能を使います。（Excelのマクロがいじれる方は、マクロで並べ替えのプログラムを作成する方が簡単です。）

まず、必要な部分を取り出します。必要なのは、位置のデータと、電磁界の振幅と位相の値です。

データファイルを下に見ていくと図４のような部分が見つかります。ここから、まず位置のデータをコピーして、新しく作成したワークシートに貼り付けます。今回の場合、YとZを変化させていますので、YとZの部分をコピーします。（図５、６、７）

 

図 4　近傍界のデータの部分

図 5　コピーの初めの位置

図 6　コピーの最後の位置

図 7　新規作成したワークシートへ貼り付け

 

ワークシートに位置データを貼り付けたら、一行目に各々YとZとして名前をつけてください。

次に、データの電磁界の振幅値をコピーし、先ほど作成したデータシートに貼り付けます（図８，９）。同じくこれにも一行目に名前をつけてください。

次に、AからC行目までを選択し、Excelのコマンドラインからデータ＞ピボットテーブルとピボットグラフレポートを選択します。（図１０）ラジオボタンが図１０のようになるように設定し、「次へ」をクリックしてください。

まず範囲指定が出ますので、三要素全体を選択するように、「＄A:$C」と選択してください。（図１１）「次に」を押すと、図１２のような表示が出ますので、新規ワークシートのラジオボタンを押し、次に「レイアウト」をクリックしてください。すると、図１３の表示が出ますので、マトリクス型のレイアウトに要素をドラグ＆ドロップで当てはめてください。これが済んだら、次に、レイアウトの真ん中に配置した「データの個数：EY-A」をクリックしてください。現在、データの個数になっているのを合計としてください。「OK」をクリックして、図１２まで戻ったら、「完了」をクリックします。

以上の作業をEyの振幅、位相、Ezの振幅、位相に関して四回繰り返すことで、新しくよっつのデータシートが作成されます。このときに同じデータシートに上書きして新しいデータシートを作成する場合、作成のたびに、ファイルサイズの抑制のために、同じファイルを使うかと聞かれるが、これは「いいえ」と答えます。

次は、マトリクス型ファイルのデータを所望の形式に書き換え、マクロでアニメーション動作させます。

図 8　振幅値データのコピー

図 9　貼り付け

図 10　ピボットテーブルのウィザード

図 11　範囲指定

図 12　ここでレイアウト（左下）をクリック

図 13　配置が済んだら、ここで「データの個数：EY-A」をクリック

図 14　合計を選択

 

図 15　マトリクスファイル（その１）の完成

次に、作成したデータファイルの電磁界の値をひとつにまとめます。ここでは、マクロとの関係付けのため、A行1列を変数とします。

今回は、電界のｘ成分とy成分の二乗値を足して、ルートを取ったものを表示することにします。

新たにデータシートを挿入し、このデータシートのB行２列から、マトリクスを形成します。

式は、次のようにあらわされます。

=SQRT((Sheet2!B5*SIN((Sheet3!B5+$A$1)*3.141592/180))^2+(Sheet4!B5*SIN((Sheet5!B5+$A$1)*3.141592/180))^2)^0.5

ここで、Sheet2は、電界のy成分の振幅を記述したマトリクスのデータシートを意味し、Sheet3はy成分の位相、Sheet4がz成分の振幅で、Sheet5がｚ成分の位相に相当します。

上記の式をマトリクスの大きさ分貼り付ければ、マトリクスデータは完成です。

次に、このマトリクスデータを鳥瞰図にします。

図 16　データの完成

 

４．鳥瞰図表示

 

　作成したデータを鳥瞰図で表示します。

　データ範囲をドラグして選択してから、グラフボタンを押して、グラフウィザードを呼び出します。ここでは、カラー表示をさせるため、右下の等高線グラフを用います。（図１７）

　次へを押して、データの範囲が間違っていなかったら（図１８）、完了をクリックしてください。

図 17　グラフウィザード

図 18　グラフウィザード

グラフの大きさを調整したら、凡例をクリックします。ウィザードで、値の大きさを設定します。ここでは、最小値０、最大値２０、メモリ間隔を２としました。（図１９から２１）

図 19　等高線グラフ

図 20　凡例のウィザード

図 21　グラフの完成

先に示した式で「$A$1」の「＄」は固定した場所からのデータ参照を意味します。あとは、マクロで、この「$A$1」の値を変化させれば、アニメーションが実行されます。次にマクロの設定を行います。

 

 

 

４．マクロの設定

 

　まずマクロを呼び出します。ツール＞マクロ＞マクロで、ウィザードを呼び出したら、ウィンドに「連続変化」のようにマクロの名前を記入して作成をクリックします。（図１７）

　ここで、図２３のようにVisualBasicのウィンドウが立ち上がります。マクロはこのVB上で作成します。下記はマクロの例です。これを記入すれば、マクロは完成です。

 

Sub 連続変化()

はじめ = Cells(2, 1)

おわり = Cells(3, 1)

ステップ = Cells(4, 1)

For i = はじめ To おわり Step ステップ

 Cells(1, 1) = i

Next i

End Sub

 

ここでは、

A行１列が位相の値

A行２列が位相変化の開始角度

A行３列が位相変化の終了角度

A行４列が位相の変化量（変化速度）

を意味しています。（図１８）

図 22　マクロの名前をつける

図 23　マクロの入力

ここまできたら、VisualBasicのウィンドウを閉じてください。

次に、ボタンをセットします。

Excelのツールバーのボタンをクリックして、画面上でドラグすると、ボタンが現れ、同時に、マクロの設定のためのウィンドウが開きます。（図２４）ここで、データシート上にボタンを配置してください。連続変化を登録して、OKをクリックすると、Excelの画面上にマクロの開始スイッチであるボタンが表示されます。ボタンには適当に名前を記入して置いてください。

またデータシート上に、A２に開始角度、A3に終了角度、A4に変化量を入力しておいてください。

 

図 24　マクロの登録

図 25　ボタンの配置

以上で終了です。ボタンを押すと、画面が変化してアニメーションが表示されます。

 

以上