RF 模块更新

COMSOL Multiphysics® 5.3a 版本为“RF 模块”的用户新增了用于运行自适应频率扫描的研究步骤;在“材料库”中新增了微波和毫米波电路板材料;将 RF“零件库”进行了扩展,添加了边缘发射连接器;还引入了使用时域显式仿真进行宽带雷达散射截面 (RCS) 计算的示例。请阅读以下内容,进一步了解“RF 模块”的所有更新功能。

自适应频率扫描

新增的自适应频率扫描 研究类型可用于提高模型的运行速度,还可以通过在频域中使用降阶模型来提供较高的频率分辨率。例如,您可以计算线性或线性化模型在多个频率的谐波激励下的响应。通过矩匹配技术,对指定频率间隔的传递函数使用帕德近似或泰勒级数展开执行渐近波形估计 (AWE) 模型降阶。求解器会基于端口设置自动选择 AWE 表达式,您也可以通过用户定义的表达式来指定在 AWE 算法中执行误差估计的公式。当用于 AWE 方法的表达式表示一个随不同频率发生的变化足够缓慢的物理量时,可以使用非常高的频率分辨率来运行仿真,并不会对性能产生大的影响。尽管在先前的版本中已经包含 AWE 方法,但之前并不是易于访问的专用研究类型。

COMSOL Multiphysics 5.3a 版本中新增的“自适应频率扫描”研究类型演示。 图中显示对波导膜片滤波器模型执行的自适应频率扫描与常规扫描之间的 S 参数比较。该仿真可以在与离散扫描仿真相似的时段内以高出 10 倍的高频率分辨率运行。 图中显示对波导膜片滤波器模型执行的自适应频率扫描与常规扫描之间的 S 参数比较。该仿真可以在与离散扫描仿真相似的时段内以高出 10 倍的高频率分辨率运行。

使用新的自适应频率扫描 研究步骤示例的“案例库”路径:
RF_Module/Antennas/microstrip_patch_antenna_inset
RF_Module/Antennas/pifa_handheld
RF_Module/Couplers_and_Power_Dividers/wilkinson_power_divider
RF_Module/EMI_EMC_Applications/antenna_ebg
RF_Module/EMI_EMC_Applications/frequency_selective_surface_csrr
RF_Module/Filters/cylindrical_cavity_filter_evanescent
RF_Module/Filters/lumped_element_filter
RF_Module/Filters/notch_filter_srr
RF_Module/Filters/pcb_microwave_filter_with_stress
RF_Module/Filters/tunable_cavity_filter
RF_Module/Filters/waveguide_iris_filter
RF_Module/Passive_Devices/rf_coil
RF_Module/Transmission_lines_and_Waveguides/substrate_integrated_waveguide

新增 RF 基板材料库

现在,新增的特定于“RF 模块”的“材料库”中包含 60 余种基板材料的材料属性,可用于 RF、微波和毫米波电路板建模。

更新的 RF 零件库包含边缘发射连接器

RF“零件库”现在包含信号微波边缘发射连接器,可用于快速模拟支持高速数据连接的 RF 元件。


共面波导 (CPW) 电路板模型。 边缘发射连接器测试电路板:分贝尺度的电场模(填充的等值线)和电场的箭头图(表面),呈现了电场被限制在共面波导 (CPW) 电路板上的位置。 边缘发射连接器测试电路板:分贝尺度的电场模(填充的等值线)和电场的箭头图(表面),呈现了电场被限制在共面波导 (CPW) 电路板上的位置。

解嵌端口

现在,您可以通过指定端口偏移参数来解嵌端口,并能根据端口偏移值来调整相应解嵌 S 参数的相位。解嵌端口非常有用,例如,可以按照与原始 CAD 模型不同的方式分割微波器件的装配。当端口偏移设为非零值时,会自动触发解嵌功能。一旦激活这一功能,解嵌 S 参数相位便会基于偏移值和传播常数自动进行缩放。软件假设在保持横截面形状不变的同时,端口边界与端口偏移投影的边界之间的域是直的。

显示解嵌端口平面的 COMSOL Multiphysics GUI 屏幕截图。 解嵌端口平面的可视化效果(蓝色长矩形),其中,S 参数相位根据偏移设置进行缩放,本例中设为距离端口 0.05 m。 解嵌端口平面的可视化效果(蓝色长矩形),其中,S 参数相位根据偏移设置进行缩放,本例中设为距离端口 0.05 m。

狭缝端口可视化:更直观的箭头方向

启用狭缝条件的内部端口现在可以通过箭头符号显示功率流的方向。通过单击切换功率流方向 按钮即可轻松地切换功率流的方向。

COMSOL Multiphysics 5.3a 版本中的“切换功率流方向”按钮演示。

通过单击 切换功率流方向按钮,可以改变功率流在内部狭缝端口上的方向。

通过单击 切换功率流方向按钮,可以改变功率流在内部狭缝端口上的方向。

频率依赖性材料的物理场控制网格

物理场控制网格功能现在可以自动分析特定的材料属性并生成合适的网格密度,这些材料属性的特点是采用了包含频率输入变元的插值函数。

教学案例可视化增强功能

“案例库”中的教学案例得到了更新,现在可以显示最新的后处理特征。

带注释的微带贴片天线模型演示。 微带贴片天线模型已更新为包含注释。 微带贴片天线模型已更新为包含注释。

案例库路径:
RF_Module/Antennas/microstrip_patch_antenna_inset

微带贴片天线模型中的等值面演示。 微带贴片天线模型已更新,现在支持显示等值面。 微带贴片天线模型已更新,现在支持显示等值面。

案例库路径:
RF_Module/Antennas/microstrip_patch_antenna_inset

在移动设备天线模型中使用“三维栅格”数据集的演示。

移动设备天线模型已更新,现在可以显示如何使用 三维栅格数据集来呈现远场的可视化效果。

移动设备天线模型已更新,现在可以显示如何使用 三维栅格数据集来呈现远场的可视化效果。

案例库路径:
RF_Module/Antennas/pifa_handheld

新增教学案例:使用时域仿真和 FFT 的宽带 RCS 计算

此模型显示如何使用电磁波,时域显式 接口计算散射体在宽频率范围内的雷达散射截面 (RCS)。其中根据二维散射场公式,采用时间调制高斯脉冲作为背景场。结果显示了频域和时域中的散射场,以及频域中圆周单位长度的雷达散射截面 (RCS)。

绘图来自“RF 模块”中有关计算雷达散射截面的教学案例。 300 MHz 下单位长度的双站雷达散射截面的可视化效果(以分贝计)。 300 MHz 下单位长度的双站雷达散射截面的可视化效果(以分贝计)。

案例库路径:
RF_Module/Scattering_and_RCS/rcs_time_explicit

使用组合解研究步骤细化数据

组合解 研究步骤可用于过滤并移除不需要的解。例如,此功能可用于过滤出时域到频域 FFT 研究步骤前后百分之五的频谱,并能根据用户定义的表达式排除部分解。


使用新的组合解 研究步骤示例的案例库路径:
RF_Module/Filters/coaxial_low_pass_filter_transient
RF_Module/Scattering_and_RCS/rcs_time_explicit

符合亥姆霍兹理论的高斯波束背景场

此版本添加了新的高斯波束背景场,其中使用在指向主传播方向周围分布的波矢方向传播的平面波的总和近似处理波束焦平面。与近轴近似方法相比,新方法的优势在于平面波展开方法是亥姆霍兹方程的真实解,因为每个平面波都是亥姆霍兹方程的解。顾名思义,近轴近似只是亥姆霍兹方程的近似解,不适用于表示强聚焦高斯波束。

新增用于边界模式分析的有效折射率变量

在执行边界模式分析时,会创建新的模式有效折射率变量。这些变量的名称遵循 <phys>.neff_<x> 模式,其中,<phys> 是物理场接口标记,<x> 是端口名称。例如,电磁波,频域 接口中端口 1 的变量名称为 emw.neff_1。