内置用户界面

“RF 模块”为上述所有分析类型提供内置的用户界面，其中可以定义域方程、边界条件、初始条件、预定义的网格、带求解器设置的预定义研究，以及预定义的绘图和派生值。所有这些步骤都可以在 COMSOL Multiphysics^® 环境中执行。

可供使用的边界条件都与建模的微波元件相对应。“零件库”可以帮助您构建器件的几何形状。软件会自动处理网格划分和求解器设置，并提供多个手动编辑选项。

CAD 导入和零件库

通过添加 CAD 导入模块，您可以导入各种行业标准的 CAD 格式用于射频分析。导入选项包含修复功能，您可以去除几何特征以准备对几何进行网格划分和分析。设计模块不仅包含这些特征，还支持更多的三维 CAD 操作，包括放样、倒圆角、倒斜角、抽取中面和加厚。

当您直接在 COMSOL Multiphysics^® 中构建几何时，可以使用“RF 模块”内置的“零件库”，其中包含射频仿真常用的各种复杂形状：连接器、表面贴装器件和波导。这些零件可以用作参数化几何模型，许多射频零件都包含传导边界选择，方便您在设置分析时应用 PEC 边界条件。

频域和时域转换

尽管瞬态分析对于采用 TDR 处理信号完整性（SI）问题非常有用，但许多射频和微波示例都是通过生成 S 参数的频域仿真来分析的。通过在常规的频域研究之后执行频域到时域快速傅里叶变换（FFT），可以执行 TDR 分析。这种类型的分析有助于通过研究时域中的信号波动来确定传输线上的物理不连续性和阻抗失配。

以小频率步长执行宽带频率扫描可能是一项耗时且繁琐的任务。我们可以通过执行瞬态仿真和时频快速傅里叶变换（FFT）来进行宽带天线研究，例如 S 参数和/或远场辐射方向图分析。

多物理场分析

为了模拟真实世界的现象，COMSOL Multiphysics^®、“RF 模块”和其他附加产品支持各种多物理场分析。热分析和应力变形是滤波器设计的重要考虑因素。例如，腔体滤波器通常由电介质材料和金属材料制成，金属的电导率随温度而变化，从而影响器件的损耗及散发的热量。这种热损耗会导致温度升高，而温度变化会使材料膨胀或收缩。因此，当腔体滤波器承受高功率载荷或极端热环境时，可能会发生带通漂移。多物理场分析将帮助您在器件优化过程中考虑此类影响。

边界条件

为了进行准确的高频电磁建模，您需要使用大量的边界条件选项，例如用于描述金属边界。

“RF 模块”提供以下可供使用的边界条件：

• 理想电导体和磁导体（PEC 和 PMC）
• 阻抗（有限电导率）
• 过渡（有损薄金属板和多层）
• 周期（Floquet）
• 吸收边界
• 电容、电感和电阻集总元件
• 端口
  • 矩形和圆形波导
  • 同轴电缆
  • 数值（与任意形状匹配的模式）
  • 横电磁（TEM）
  • 集总
  • 带有 Touchstone 文件的二端口和三端口网络系统

材料属性

“RF 模块”包含一个具有基板材料属性的库，有助于对射频、微波和毫米波电路板以及非线性磁性材料进行建模。RF 材料库包含以下公司产品的材料属性数据：

• 罗杰斯公司
• Isola Group
• 普立万公司

对于高级建模，您可以通过指定非均匀、各向异性、非线性和色散材料的属性来定制材料。所有属性都可以在空间上变化且不连续。此外，您还可以定义相对介电常数和磁导率。对于有损材料，您可以使用复值属性、电导率或损耗角正切。对于表现出色散的材料，可以使用预置的两种模型：Drude-Lorentz 和德拜。对于涉及磁性材料的更高级分析，您可以指定非线性磁性特性。

数据可视化和提取

使用预定义的电场和磁场、S 参数、功率流、耗散、远场辐射方向图和史密斯图等绘图显示仿真结果。您可以将 S 参数导出为 Touchstone 文件格式；此外，也可以将结果显示为自由定义的物理量表达式，或以表格形式显示通过仿真得到的派生值。

周期性结构

周期性结构是许多工程电磁结构的基础，常用于新型 5G 硬件、亚波长成像和先进雷达技术等应用。在“RF 模块”中，您可以使用 Floquet 周期条件和不同的衍射级对这些结构（包括它们的高阶衍射模式）进行建模，从而精确的设计反射和透射阵天线以及全息表面的元件。