業(yè)界領(lǐng)先的多物理場(chǎng)仿真、App 設(shè)計(jì)與部署的軟件解決方案提供商COMSOL 公司發(fā)布了全新的COMSOL Multiphysics® 軟件5.6 版本。新版本為多核和集群計(jì)算提供了計(jì)算速度更快且內(nèi)存需求更低的求解器、更加高效的CAD 裝配處理功能、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視圖等圖像功能。本文詳細(xì)介紹了COMSOL® 軟件5.6 版本“RF 模塊”的更新內(nèi)容。

RF 模塊更新

COMSOL Multiphysics® 5.6版本為“RF 模塊”的用戶引入了一個(gè)用于漸進(jìn)分析雷達(dá)散射截面(RCS) 的新物理場(chǎng)接口、一個(gè)更快運(yùn)行端口掃描的研究步驟，還引入了新的教學(xué)案例，用于解決5G 設(shè)備、相控天線陣列和虛擬EMI/EMC 測(cè)試中的熱結(jié)構(gòu)效應(yīng)。請(qǐng)閱讀以下內(nèi)容，進(jìn)一步了解這些新增功能。

快速分析導(dǎo)電凸形物體的雷達(dá)散射截面

當(dāng)散射對(duì)象的形狀是凸形（例如球形）時(shí)，您可以使用新的電磁波，漸近散射 接口來(lái)快速研究三維或二維對(duì)象對(duì)給定背景場(chǎng)的遠(yuǎn)場(chǎng)響應(yīng)。漸近散射方法還將為更一般類別的對(duì)象提供快速近似答案，使用后處理中執(zhí)行的Stratton–Chu 公式為遠(yuǎn)場(chǎng)轉(zhuǎn)換設(shè)置了表面電場(chǎng)背景場(chǎng)。您可以在導(dǎo)電球的快速雷達(dá)散射截面漸近分析模型中看到這個(gè)新接口的應(yīng)用演示。

熱像儀顏色表中帶條紋的球體，其周?chē)遣糠滞该鞯腞CS 圖樣。

繪圖是入射在PEC 球表面上的背景場(chǎng)，其中包含部分透明的三維RCS 圖樣。

求解快速端口掃描

使用新增的頻域源掃描 研究步驟運(yùn)行頻域研究，在端口和集總端口之間掃描，計(jì)算全S 參數(shù) 矩陣。此研究步驟的設(shè)置與頻域 研究步驟的設(shè)置相似，并且比傳統(tǒng)的端口掃描（需要參數(shù)化掃描步驟）簡(jiǎn)單得多。您可以在H 彎波導(dǎo)- 二維模型中看到這個(gè)新特征的應(yīng)用演示。

端口增強(qiáng)

現(xiàn)在可以在二維和二維軸對(duì)稱模型中使用支持用戶定義的電勢(shì)和接地邊界的橫電磁(TEM) 端口類型。此外，無(wú)需定義電流的磁場(chǎng)積分線即可計(jì)算數(shù)值TEM 阻抗。使用端口邊界上的平均功率流計(jì)算端口阻抗，并通過(guò)電場(chǎng)線積分計(jì)算電壓。最后，現(xiàn)在可以通過(guò)輸入功率配置集總端口激勵(lì)。

增強(qiáng)了特征頻率研究的易用性

此版本更新了特征頻率研究，以減少建模步驟的數(shù)量并提高易用性。在特征頻率仿真后 ，軟件會(huì)自動(dòng)計(jì)算特征頻率和Q 因子，并以表格形式呈現(xiàn)出來(lái)。

Signal Microwave 提供的其他零件

RF 零件庫(kù)中新增四個(gè)邊緣發(fā)射連接器，由Signal Microwave 提供。

用于RF 建模的四種不同的連接器幾何零件。

邊緣發(fā)射連接器ELF110-001、ELF110-002、ELFT40-001 和ELFT40-002。

偏振圖類型

偏振 繪圖類型描述了周期性結(jié)構(gòu)（例如頻率選擇性表面或超材料）中不同衍射級(jí)的偏振狀態(tài)。當(dāng)仿真中包含周期性端口時(shí)，這是默認(rèn)繪圖，也可以在后處理時(shí)手動(dòng)添加。您可以在六邊形光柵（波動(dòng)光學(xué)）模型中看到這個(gè)新繪圖類型的應(yīng)用演示。

繪制了三個(gè)衍射級(jí)的偏振態(tài)，其中的相位以彩虹弧度表示。

六邊形光柵模型中三個(gè)衍射級(jí)的偏振狀態(tài)。

模式分析中散射邊界條件的斜入射角

對(duì)于模式分析，散射 邊界條件現(xiàn)在可以使用斜入射角，也就是說(shuō)，它可以有效地吸收由與邊界相切的模式傳播常數(shù)和剩余的法向分量組成的波矢，這改進(jìn)了損耗波導(dǎo)模式分析中的損耗計(jì)算。您可以在微結(jié)構(gòu)光纖中的漏模模型中看到這個(gè)新特征的應(yīng)用演示。

微結(jié)構(gòu)光纖的四個(gè)二維模型，以彩虹顏色表顯示切向電場(chǎng)、切向磁場(chǎng)、縱向電場(chǎng)和縱向磁場(chǎng)的不同圖樣。

圖中顯示微結(jié)構(gòu)光纖中兩種簡(jiǎn)并HE11 模式之一的切向和縱向電場(chǎng)和磁場(chǎng)模。

控制高斯光束大小的輸入功率

在高斯光束背景場(chǎng)以及散射 和匹配 邊界條件的輸入框，可以通過(guò)提供輸入功率來(lái)指定光束的大小。您可以在自聚焦模型中看到這一功能的應(yīng)用演示。

在彩虹顏色表中建模的高斯光束的電場(chǎng)。

高斯光束在折射率與強(qiáng)度相關(guān)的介質(zhì)中傳播時(shí)的歸一化電場(chǎng)。強(qiáng)度越高，折射率越大，光束越聚焦。

由通用表達(dá)式定義的參考點(diǎn)

現(xiàn)在，用戶可以從一般矢量表達(dá)式中指定散射和匹配邊界條件的參考點(diǎn)子特征。這樣，在這些邊界條件下，可以更加容易地將輸入高斯光束的傳播方向參數(shù)化。

帶有紅色、白色和藍(lán)色條紋圖案的圓，顯示高斯光束的可視化效果。

沿任意方向朝著圓心處的焦平面?zhèn)鞑サ母咚构馐?/p>

相關(guān)材料屬性組之間的材料參數(shù)同步

相對(duì)介電常數(shù)、折射率、損耗角正切和介電損耗材料屬性可以使各組之間的材料參數(shù)同步。因此，如果添加一種材料并由折射率材料屬性組指定，則波動(dòng)方程，電 節(jié)點(diǎn)中的電位移場(chǎng) 設(shè)置可以使用上述任何一種材料模型。如果所需參數(shù)不能直接在材料中獲得，則使用同步規(guī)則創(chuàng)建參數(shù)。

COMSOL Multiphysics 5.6 版本用戶界面的特寫(xiě)視圖，其中顯示RO4003C 層合板的材料設(shè)置。

RO4003C™ 層合板材料由所提供的相對(duì)介電常數(shù)實(shí)部epsilonPrim 和耗散因子tanDelta 的頻率插值函數(shù)指定。在這個(gè)示例中，波動(dòng)方程，電特征請(qǐng)求將復(fù)相對(duì)介電常數(shù)作為材料參數(shù)，因此，該參數(shù)與兩個(gè)可用的材料參數(shù)同步，如 材料屬性明細(xì)表格的最后一行所示。

廣泛支持特征頻率分析

現(xiàn)在，大多數(shù)“AC/DC 模塊”接口都支持特征頻率 研究：電流、殼內(nèi)電流、多層殼中的電流、電路、靜電 和磁場(chǎng)。除了支持磁場(chǎng) 接口中的全波腔模式分析外，還可以對(duì)涉及電路的模型運(yùn)行特征頻率分析。這種特征頻率支持主要是為“AC/DC 模塊”開(kāi)發(fā)，但提供相關(guān)受影響的物理場(chǎng)接口的其他模塊也將從中受益。

COMSOL Multiphysics 5.6 版用戶界面，顯示了“模型開(kāi)發(fā)器”、“全局計(jì)算”設(shè)置（其中展開(kāi)了“數(shù)據(jù)”和“表達(dá)式”欄），以及RLC 電路特征頻率分析的探針圖。

一個(gè)簡(jiǎn)單RLC 電路的共振峰，其中分析特征頻率和Q 因子，并將結(jié)果與解析確定值進(jìn)行比較。

新增和增強(qiáng)的電路接口功能

電路 接口為瞬態(tài) 研究配備了一個(gè)“基于事件”的開(kāi)關(guān) 特征，使您可以對(duì)電路中某些連接的“瞬時(shí)”雙位開(kāi)關(guān)進(jìn)行建模。開(kāi)關(guān)可以由電流、電壓或用戶定義的布爾表達(dá)式進(jìn)行控制。

此外，新版本還添加了參數(shù)化子電路定義，您可以將其與子電路實(shí)例 結(jié)合使用，從而創(chuàng)建包含較小電路的構(gòu)建塊，并在較大的電路中使用這些構(gòu)建塊的多個(gè)參數(shù)化變體。最后，狀態(tài)、事件和求解器的機(jī)制也得到了改進(jìn)，尤其是非線性（半導(dǎo)體）器件的瞬態(tài)建模變得更加穩(wěn)定。

電路的功能改進(jìn)主要是為“AC/DC 模塊”開(kāi)發(fā)的，但其他提供電路 接口的模塊也將受益。以下更新的模型演示了這一新功能：

operational_amplifier_with_capacitive_load
battery_over_-_discharge_protection_using_shunt_resistances
p_-_n_diode_circuit
reverse_recovery_of_a_pin_diode

新旋度形函數(shù)

現(xiàn)在可以使用第二類Nédélec 有限元。對(duì)于每個(gè)場(chǎng)分量，這種單元類型或形函數(shù)在所有方向上都具有完整的多項(xiàng)式階數(shù)。這可以為較低階數(shù)的形函數(shù)或較粗化網(wǎng)格的某些有限元問(wèn)題提供解，還可以使后處理中得到的場(chǎng)看起來(lái)更平滑。您可以在軌道角動(dòng)量光束模型中看到這一新功能的應(yīng)用演示。

軌道角動(dòng)量光束的彩虹相位圖。

軌道角動(dòng)量光束。使用新的旋度形函數(shù)，獲得的相位圖看起來(lái)更平滑。

顯示新后處理功能的更新教學(xué)案例

“RF 模塊”“案例庫(kù)”中的多個(gè)教學(xué)案例已更新，引入了更實(shí)用的后處理特征。

項(xiàng)	功能	模型
計(jì)算波束寬度	輻射方向圖中的半功率波束寬度計(jì)算	dipole_antenna
透明子特征	每個(gè)繪圖分別應(yīng)用部分透明	dipole_antenna cavity_filter_5g
圖形標(biāo)記子特征	最大和最小點(diǎn)	cylinder_orientation
Touchstone 導(dǎo)出	使用已保存的解導(dǎo)出的Touchstone	coupled_line_filter
雙 y 軸	兩個(gè) y 軸分別縮放的多個(gè)繪圖	branch_line_coupler