業(yè)界領(lǐng)先的多物理場仿真、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”的用戶引入了一個用于漸進(jìn)分析雷達(dá)散射截面(RCS) 的新物理場接口、一個更快運(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 測試中的熱結(jié)構(gòu)效應(yīng)。請閱讀以下內(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)散射對象的形狀是凸形（例如球形）時，您可以使用新的電磁波，漸近散射 接口來快速研究三維或二維對象對給定背景場的遠(yuǎn)場響應(yīng)。漸近散射方法還將為更一般類別的對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)場轉(zhuǎn)換設(shè)置了表面電場背景場。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新接口的應(yīng)用演示。

熱像儀顏色表中帶條紋的球體，其周圍是部分透明的RCS 圖樣。

繪圖是入射在PEC 球表面上的背景場，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）簡單得多。您可以在H 彎波導(dǎo)- 二維模型中看到這個新特征的應(yīng)用演示。

端口增強(qiáng)

現(xiàn)在可以在二維和二維軸對稱模型中使用支持用戶定義的電勢和接地邊界的橫電磁(TEM) 端口類型。此外，無需定義電流的磁場積分線即可計(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，并通過電場線積分計(jì)算電壓。最后，現(xiàn)在可以通過輸入功率配置集總端口激勵。

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 ，軟件會自動計(jì)算特征頻率和Q 因子，并以表格形式呈現(xiàn)出來。

Signal Microwave 提供的其他零件

RF 零件庫中新增四個邊緣發(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）中不同衍射級的偏振狀態(tài)。當(dāng)仿真中包含周期性端口時，這是默認(rèn)繪圖，也可以在后處理時手動添加。您可以在六邊形光柵（波動光學(xué)）模型中看到這個新繪圖類型的應(yīng)用演示。

繪制了三個衍射級的偏振態(tài)，其中的相位以彩虹弧度表示。

六邊形光柵模型中三個衍射級的偏振狀態(tài)。

模式分析中散射邊界條件的斜入射角

對于模式分析，散射 邊界條件現(xiàn)在可以使用斜入射角，也就是說，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新特征的應(yīng)用演示。

微結(jié)構(gòu)光纖的四個二維模型，以彩虹顏色表顯示切向電場、切向磁場、縱向電場和縱向磁場的不同圖樣。

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

控制高斯光束大小的輸入功率

在高斯光束背景場以及散射 和匹配 邊界條件的輸入框，可以通過提供輸入功率來指定光束的大小。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。

高斯光束在折射率與強(qiáng)度相關(guān)的介質(zhì)中傳播時的歸一化電場。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，則波動方程，電 節(jié)點(diǎn)中的電位移場 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。在這個示例中，波動方程，電特征請求將復(fù)相對介電常數(shù)作為材料參數(shù)，因此，該參數(shù)與兩個可用的材料參數(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。除了支持磁場 接口中的全波腔模式分析外，還可以對涉及電路的模型運(yùn)行特征頻率分析。這種特征頻率支持主要是為“AC/DC 模塊”開發(fā)，但提供相關(guān)受影響的物理場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“模型開發(fā)器”、“全局計(jì)算”設(shè)置（其中展開了“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。

一個簡單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“基于事件”的開關(guān) 特征，使您可以對電路中某些連接的“瞬時”雙位開關(guān)進(jìn)行建模。開關(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。對于每個場分量，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)格的某些有限元問題提供解，還可以使后處理中得到的場看起來更平滑。您可以在軌道角動量光束模型中看到這一新功能的應(yīng)用演示。

軌道角動量光束的彩虹相位圖。

軌道角動量光束。使用新的旋度形函數(shù)，獲得的相位圖看起來更平滑。

顯示新后處理功能的更新教學(xué)案例

“RF 模塊”“案例庫”中的多個教學(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 y 軸分別縮放的多個繪圖	branch_line_coupler