COMSOL Multiphysics® 5.6 RF模块更新详解

2020-11-20 来源:微波射频网 我要评论(0) 字号:

业界领先的多物理场仿真、App 设计与部署的软件解决方案提供商COMSOL 公司发布了全新的COMSOL Multiphysics® 软件5.6 版本。新版本为多核和集群计算提供了计算速度更快且内存需求更低的求解器、更加高效的CAD 装配处理功能、仿真App 布局模板,以及一系列包括剪裁平面、材料渲染和部分透明视图等图像功能。本文详细介绍了COMSOL® 软件5.6 版本“RF 模块”的更新内容。

RF 模块更新

COMSOL Multiphysics® 5.6版本为“RF 模块”的用户引入了一个用于渐进分析雷达散射截面(RCS) 的新物理场接口、一个更快运行端口扫描的研究步骤,还引入了新的教学案例,用于解决5G 设备、相控天线阵列和虚拟EMI/EMC 测试中的热结构效应。请阅读以下内容,进一步了解这些新增功能。

快速分析导电凸形物体的雷达散射截面

当散射对象的形状是凸形(例如球形)时,您可以使用新的电磁波,渐近散射 接口来快速研究三维或二维对象对给定背景场的远场响应。渐近散射方法还将为更一般类别的对象提供快速近似答案,使用后处理中执行的Stratton–Chu 公式为远场转换设置了表面电场背景场。您可以在导电球的快速雷达散射截面渐近分析模型中看到这个新接口的应用演示。

热像仪颜色表中带条纹的球体,其周围是部分透明的RCS 图样。

绘图是入射在PEC 球表面上的背景场,其中包含部分透明的三维RCS 图样。

求解快速端口扫描

使用新增的频域源扫描 研究步骤运行频域研究,在端口和集总端口之间扫描,计算全S 参数 矩阵。此研究步骤的设置与频域 研究步骤的设置相似,并且比传统的端口扫描(需要参数化扫描步骤)简单得多。您可以在H 弯波导- 二维模型中看到这个新特征的应用演示。

端口增强

现在可以在二维和二维轴对称模型中使用支持用户定义的电势和接地边界的横电磁(TEM) 端口类型。此外,无需定义电流的磁场积分线即可计算数值TEM 阻抗。使用端口边界上的平均功率流计算端口阻抗,并通过电场线积分计算电压。最后,现在可以通过输入功率配置集总端口激励。

增强了特征频率研究的易用性

此版本更新了特征频率研究,以减少建模步骤的数量并提高易用性。在特征频率仿真后 ,软件会自动计算特征频率和Q 因子,并以表格形式呈现出来。

Signal Microwave 提供的其他零件

RF 零件库中新增四个边缘发射连接器,由Signal Microwave 提供。

用于RF 建模的四种不同的连接器几何零件。

边缘发射连接器ELF110-001、ELF110-002、ELFT40-001 和ELFT40-002。

偏振图类型

偏振 绘图类型描述了周期性结构(例如频率选择性表面或超材料)中不同衍射级的偏振状态。当仿真中包含周期性端口时,这是默认绘图,也可以在后处理时手动添加。您可以在六边形光栅(波动光学)模型中看到这个新绘图类型的应用演示。

绘制了三个衍射级的偏振态,其中的相位以彩虹弧度表示。

六边形光栅模型中三个衍射级的偏振状态。

模式分析中散射边界条件的斜入射角

对于模式分析,散射 边界条件现在可以使用斜入射角,也就是说,它可以有效地吸收由与边界相切的模式传播常数和剩余的法向分量组成的波矢,这改进了损耗波导模式分析中的损耗计算。您可以在微结构光纤中的漏模模型中看到这个新特征的应用演示。

微结构光纤的四个二维模型,以彩虹颜色表显示切向电场、切向磁场、纵向电场和纵向磁场的不同图样。

图中显示微结构光纤中两种简并HE11 模式之一的切向和纵向电场和磁场模。

控制高斯光束大小的输入功率

在高斯光束背景场以及散射 和匹配 边界条件的输入框,可以通过提供输入功率来指定光束的大小。您可以在自聚焦模型中看到这一功能的应用演示。

在彩虹颜色表中建模的高斯光束的电场。

高斯光束在折射率与强度相关的介质中传播时的归一化电场。强度越高,折射率越大,光束越聚焦。

由通用表达式定义的参考点

现在,用户可以从一般矢量表达式中指定散射和匹配边界条件的参考点子特征。这样,在这些边界条件下,可以更加容易地将输入高斯光束的传播方向参数化。

带有红色、白色和蓝色条纹图案的圆,显示高斯光束的可视化效果。

沿任意方向朝着圆心处的焦平面传播的高斯光束。

相关材料属性组之间的材料参数同步

相对介电常数、折射率、损耗角正切和介电损耗材料属性可以使各组之间的材料参数同步。因此,如果添加一种材料并由折射率材料属性组指定,则波动方程,电 节点中的电位移场 设置可以使用上述任何一种材料模型。如果所需参数不能直接在材料中获得,则使用同步规则创建参数。

COMSOL Multiphysics 5.6 版本用户界面的特写视图,其中显示RO4003C 层合板的材料设置。

RO4003C™ 层合板材料由所提供的相对介电常数实部epsilonPrim 和耗散因子tanDelta 的频率插值函数指定。在这个示例中,波动方程,电特征请求将复相对介电常数作为材料参数,因此,该参数与两个可用的材料参数同步,如 材料属性明细表格的最后一行所示。

广泛支持特征频率分析

现在,大多数“AC/DC 模块”接口都支持特征频率 研究:电流、壳内电流、多层壳中的电流、电路、静电 和磁场。除了支持磁场 接口中的全波腔模式分析外,还可以对涉及电路的模型运行特征频率分析。这种特征频率支持主要是为“AC/DC 模块”开发,但提供相关受影响的物理场接口的其他模块也将从中受益。

COMSOL Multiphysics 5.6 版用户界面,显示了“模型开发器”、“全局计算”设置(其中展开了“数据”和“表达式”栏),以及RLC 电路特征频率分析的探针图。

一个简单RLC 电路的共振峰,其中分析特征频率和Q 因子,并将结果与解析确定值进行比较。

新增和增强的电路接口功能

电路 接口为瞬态 研究配备了一个“基于事件”的开关 特征,使您可以对电路中某些连接的“瞬时”双位开关进行建模。开关可以由电流、电压或用户定义的布尔表达式进行控制。

此外,新版本还添加了参数化子电路定义,您可以将其与子电路实例 结合使用,从而创建包含较小电路的构建块,并在较大的电路中使用这些构建块的多个参数化变体。最后,状态、事件和求解器的机制也得到了改进,尤其是非线性(半导体)器件的瞬态建模变得更加稳定。

电路的功能改进主要是为“AC/DC 模块”开发的,但其他提供电路 接口的模块也将受益。以下更新的模型演示了这一新功能:

operational_amplifier_with_capacitive_load
battery_over_-_discharge_protection_using_shunt_resistances
p_-_n_diode_circuit
reverse_recovery_of_a_pin_diode

新旋度形函数

现在可以使用第二类Nédélec 有限元。对于每个场分量,这种单元类型或形函数在所有方向上都具有完整的多项式阶数。这可以为较低阶数的形函数或较粗化网格的某些有限元问题提供解,还可以使后处理中得到的场看起来更平滑。您可以在轨道角动量光束模型中看到这一新功能的应用演示。

轨道角动量光束的彩虹相位图。

轨道角动量光束。使用新的旋度形函数,获得的相位图看起来更平滑。

显示新后处理功能的更新教学案例

“RF 模块”“案例库”中的多个教学案例已更新,引入了更实用的后处理特征。

功能模型
计算波束宽度辐射方向图中的半功率波束宽度计算dipole_antenna
透明子特征每个绘图分别应用部分透明dipole_antenna
cavity_filter_5g
图形标记子特征最大和最小点cylinder_orientation
Touchstone 导出使用已保存的解导出的Touchstonecoupled_line_filter
双 y 轴两个 y 轴分别缩放的多个绘图branch_line_coupler
 
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