COMSOL Multiphysics^® 6.0 发布亮点

RF 模块更新

COMSOL Multiphysics^® 6.0 版本为“RF 模块”的用户引入了一个基于边界元法的新物理场接口、一个专用的网格自适应研究步骤，以及分析共面波导 (CPW) 结构的新教学案例。请阅读以下内容，进一步了解这些新增功能。

电磁波，边界元

对物体的散射属性进行建模、计算远离散射体的电场或放置在大型电平台上的天线的远场时，基于边界元法 (BEM) 的公式可以提高计算效率。新增的物理场接口称为电磁波，边界元，以电场为因变量，求解分段常数材料属性的矢量亥姆霍兹方程。边界元法可与有限元法 (FEM) 耦合，即混合边界元-有限元法，以计算场以及与有限元域外其他导电物体的相互作用。新的微带贴片天线的有限元-边界元耦合教学案例演示了这一新接口的应用。

位于飞机机身上的 850 MHz Wi-Fi 天线的有限元-边界元耦合：远场辐射方向图、飞机上的表面电流密度以及三维栅格数据集中电场 z 分量的表面图的可视化效果。

网格自适应研究步骤

新的频域，RF 自适应网格 研究在为微波和毫米波天线及电路建模而设置网格自适应时，使工作流程变得更加容易。这个专用的研究步骤自动提供所需的求解器设置。为了提高效率，在自适应过程中使用了线性单元离散化。在之后的求解步中，通常使用频率扫描来描述被测器件的特性。

传导边上的增强物理场控制网格

强电场往往被限制在传导边界的边周围，在这些边周围生成较细化的网格有助于准确地分析器件在频域中的谐振特性。使用物理场控制网格时，新增的细化传导边 选项可快速识别由理想电导体或过渡边界条件配置的信号路径边界的外部边，并应用用户指定的网格大小。该技术可用作自适应网格划分的替代方法。您可以在现有的共面波导带通滤波器教学案例以及两个新的教学案例使用数值 TEM 端口对 CPW 建模和使用数值 TEM 端口对接地 CPW 建模中查看这一新选项的应用演示。

分支线耦合器中微带线边上的网格根据相对于默认最大网格大小的大小进行细化。

B-H 曲线磁本构关系

新版本中新增了一个本构关系 选项 B-H 曲线，用于对非线性磁现象进行建模。“RF 模块”提供的非线性磁性材料库 中的材料属性可用于关联磁场和磁通密度。材料库中的 B-H 曲线数据作为无磁滞效应的磁化曲线的插值函数提供。我们可以研究静电放电对铁氧体器件的影响，以识别不良射频噪声的产生。

三端口网络

电磁波，频域 接口现在具有三端口网络 边界条件，采用 S 参数来描述三端口网络组件响应的特性。您可以导入一个 Touchstone 文件，通过三端口边界描述三端口器件或系统的物理特性和响应，而无需处理复杂的几何。

移位拉普拉斯在多重网格级别的贡献

如果没有小于半个波长的几何特征尺寸，且工作频率较高，使用更高阶单元（如立方体单元离散化）进行建模有利于加快计算速度。通过选中多重网格 研究设置下的移位拉普拉斯在多重网格级别的贡献 复选框，可以进一步提高计算效率。

新增代数多重网格方法

标准或经典代数多重网格方法已通过一种新的粗化方法（称为并行修正独立集合）进行扩展，该方法支持集群计算。此外，辅助空间 AMG 方法已扩展为支持复值 curl 单元公式。

周期性结构的迭代求解器建议

典型的周期性问题用直接求解器求解。但是，当周期性基本单元大小不是亚波长时，直接求解器会消耗大量内存。本例中，切换到建议的迭代求解器 可以更快地完成计算，同时减小内存使用率。

新的迭代求解器建议为周期性结构带来了显著的性能提升。

多层过渡边界条件

多个薄层，如电路板上的镀金铜线或光学透镜上接近法向入射的抗反射涂层，可以用新的多层过渡边界条件 特征来描述。它需要将这个边界条件与全局材料 中的多层材料 特征以及组件材料 节点中的多层材料链接 特征结合起来。您可以在环形耦合器教学案例中查看这一新特征的应用演示。

环形耦合器教学案例中采用了新增的多层过渡边界条件。

无约束端口公式

使用无约束端口 选项可用于将展开系数计算为重叠积分，而在默认端口公式中，展开系数（或 S 参数）的计算方法是先为每个系数添加标量因变量，然后添加约束来实施级数展开。使用多个端口时，这个新选项不需要消除约束，因此更加方便。

对称轴参考点

新增的对称轴参考点 特征有助于定义二维轴对称的高斯光束输入场。在散射边界条件 或匹配边界条件 节点中，当定义入射场时，此特征将作为默认子节点添加。对称轴参考点 特征在父节点的边界选择与对称轴之间的交点处定义参考位置。

对称轴参考是 散射边界条件的子节点。在 图形窗口中，参考点表示为对称轴 r=0 上的蓝色点。

数值端口模场的默认绘图

为了简化对端口模场的检查，现在当使用数值 端口类型时会自动创建这些模场。您可以在使用数值 TEM 端口对 CPW 建模和波导适配器教学案例中看到此默认绘图。

多激励反射系数

当激励所有端口时，例如在相控阵天线中，可以计算每个激励端口的反射系数，包括阻抗失配以及相邻有源端口的耦合。

新增和更新的教学案例

COMSOL Multiphysics^® 6.0 版本的“RF 模块”引入了许多新增和更新的教学案例。

使用数值 TEM 端口对 CPW 建模

共面波导 (CPW) 教学案例。传导表面通过 材料外观特征生成可视化效果。

“案例库”标题：
cpw_numeric_tem_port
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使用数值 TEM 端口对接地 CPW 建模

接地共面波导 (GCPW) 教学案例。传导表面通过 材料外观特征生成可视化效果。

“案例库”标题：
gcpw_numeric_tem_port
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微带贴片天线的有限元-边界元耦合

通过有限元-边界元耦合实现微带贴片天线辐射电场 y 分量的平滑过渡。

“案例库”标题：
microstrip_patch_antenna_fem_bem
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电路量子电动力学 CPW 谐振器

耦合的 CPW 谐振器类似于高 Q 值带阻滤波器。图中绘制了电场的切向分量。

“案例库”标题：
cpw_resonator
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Wi-Fi 增强八木-宇田天线

八木-宇田天线的远场辐射方向图。

“案例库”标题：
yagi_uda_antenna
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