数值 TEM 端口在模拟中的使用

COMSOL Multiphysics 5.0 版本针对传输线改进了“数值 TEM 端口”特征。本特征将二维模型中的阻抗计算应用于三维示例，通过该技术提升了功能。

从二维到三维：计算阻抗

研究传输线的行为时，经常要分析特征阻抗。特征阻抗是指沿传输线传播的波的电压和电流之比。通过计算阻抗，设计人员能修改传输线以改进其传输功率，并减少信号反射。

案例库中包含了有关计算传输线结构中阻抗的示例，重点介绍了两类，同轴电缆和平行导线传输。

每个模型中的传输线都在 TEM 模式下工作，电场与磁场也都在电缆传播的法向方向。因此，模拟一个二维截面足以计算场与阻抗，模型通过模态分析研究特征来求解。这两个案例中，均将电压作为两个导体之间电场的线积分进行分析。同时，电流等于磁场沿导体边界、或任何切入导体间空间并将其分为两部分的闭合等值线的线积分。

在这些箭头图中，表面代表电场大小，箭头代表磁场大小。左图显示了同轴电缆内的场，右图显示了两条平行导线周围的场。

现在，数值 TEM 端口特征将二维模型中的阻抗计算求解技巧拓展到了三维空间。再加上 COMSOL Multiphysics 5.0 版本中新增的设定和子特征，本特征现可用于计算三维模型中的阻抗。

数值 TEM 端口使用示例

使用开口谐振环的陷波滤波器模型简要介绍了数值 TEM 端口的使用。模型包括一个耦合至微带线的开口谐振环。线圈整体作为陷波滤波器或带阻滤波器使用。

线圈示意图。

为了实现带阻滤波器的响应，开口谐振环部分靠近且耦合到微带线中。印刷开口谐振环位于接地面，具有多个谐振模式。在本例中，我们对接近 2.4 GHz 的频率感兴趣。模型的金属部分处理为完美电导体，模型域中除接地面外的其他外部边界均采用了散射边界条件。其余部分处理为一个真空域。

微带线各端的每个表面均增加了一个数值端口。这些端口被设计为根据边界模式分析来计算结构上的电模式场。选择数值端口设定中的‘作为 TEM 场分析’。该设定要求定义电场与磁场的积分线，以便计算端口的电压与电流。从这些积分线中得到的信息随即用于计算端口的特征阻抗。

计算阻抗与参考阻抗的比率用于表征端口模场。电场存在于两个导体之间，场分量位于传播方向，端口边界法向的场分量可忽略。因此，端口模式可作为横向电磁波 (TEM) 场分析。

下方的第一张图显示了 xy 面上的电场模。绘图显示了所感兴趣的频率（2.4 GHz）下电场沿开口谐振环的对称性约束。

电场模的模型突出了 2.4 GHz 下电场沿开口谐振环的对称性约束。

下一张图展示了器件的频率响应。我们观察到该器件的行为相当于一个带阻滤波器，在 2.4 GHz 附近，S₁₁ 接近 0 dB，S₂₁ 小于 -10 dB。

该器件的频率响应绘图显示，他确实可以作为一个高效的带阻滤波器。

模型下载

• 使用开口谐振环的陷波滤波器