COMPUTER SIMULATION TECHNOLOGY RFID トランスポンダ 13.56MHz RF 認証システム（RFID）は、認証、発券、アクセスコントロール、サプライマネジメントなどの分野で広く使用されている技術です。 13.56MHz で動作するトランスポンダの解析例をご紹介します。CST MW STUDIO（CST MWS）のモデリングツールで 3 次元形状モデルを作成し、限られた帯域における入力インピーダンスを周波数領域ソルバーで正確に計算します。さらにこのインピーダンスのデータを基に、集中定数素子からなるシンプルな等価回路を作成します。図 1：トランスポンダの写真典型的な RFID の写真を図 1 に示します。外形寸法は公開されており、インターネットで入手できます。このデータを基に CST MWS で 2 次元レイアウトを作成したものに、引き出し操作により金属の厚みを形成し、さらに基板（比誘電率=3）を付加して 3 次元モデルを作成しました。作成したモデルを図 2 に示します。図 2：RFID タグの 3D シミュレーションモデル周波数領域ソルバーで計算を行い、初期結果として S パラメータを得ました。そのスミスチャートを図 3 に示します。離散化後のメッシュ数は約 30 万セル（六面体）で、計算時間は 1 周波数点あたり 20 分でした（2.6GHz PC）。合計 5 つの周波数点の計算により、10∼15MHz の周波数範囲にわたる広帯域結果を正確に算出することができます。 COMPUTER SIMULATION TECHNOLOGY 図 3: 反射パラメータ S11 のスミスチャート反射係数をインピーダンスカーブに変換した結果を図 4 に示します：インピーダンスの実部はおよそ 13.56MHz の共振周波数で最大となり、リアクタンスはゼロ交差します。このインピーダンスカーブが示す特性が、小さな減衰のある LC 並列共振回路に非常によく似ることから、シンプルな RLC 並列共振回路を等価回路として使用します。集中定数素子 RLC の値は、反射係数 S11 のカーブフィット最適化により抽出して使用します。3D モデルと等価回路モデルのインピーダンスカーブを図 4 に示します。等価回路の Q 値は次式により計算されます：Q= 1/(1/R*sqrt(L/C)) = 25.9。図 4：3D モデルと等価回路モデルのインピーダンス R +jX 赤と青：CST MWS 緑と紫：等価回路両モデルの結果は狭帯域でよく一致している CST MWS では、積分パラメータだけでなく計算領域の近傍界の計算も可能です。ここでは電流分布と磁界放射を計算し、定量化しました。 COMPUTER SIMULATION TECHNOLOGY 図 5：コイルの表面電流分布および垂直切断面上の磁界 13.56 MHz まとめ： RFID の解析例を通して、低周波帯域における CST MW STUDIO の解析性能を示しました。禁無断転載株式会社エーイーティー〒215-0033 神奈川県川崎市麻生区栗木 2-7-6 TEL (044) 980 – 0505 （代) 不許複製 ©2013 AET,Inc