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Aggiornamenti dell'RF Module
Per gli utenti dell'RF Module, la versione 6.1 di COMSOL Multiphysics® introduce nuove funzionalità per le scariche elettrostatiche e i fulmini, la possibilità di definire rapidamente i contorni conduttivi facendo clic sui domini e miglioramenti nell'usabilità di una serie di funzionalità. Di seguito sono riportati tutti gli aggiornamenti dell'RF Module.
Scariche elettrostatiche e fulmini
Le scariche elettrostatiche (ESD) e i fulmini possono avere effetti dannosi sui componenti elettronici. Pertanto, la modellazione delle scariche elettrostatiche e dei fulmini è di grande importanza in molti settori. Entrambe le funzioni Lumped Port e Edge Current dell'interfaccia Electromagnetic Waves, Transient supportano ora funzioni di impulso temporale predefinite e parametrizzate, spesso utilizzate per descrivere ESD e fulmini. Per comodità di controllo, le forme degli impulsi possono essere graficate istantaneamente prima di eseguire la simulazione, per garantire che i parametri della funzione scelti siano adatti.
Funzionalità Lumped Port nell'interfaccia Electromagnetic Waves, Boundary Elements
La funzione Lumped Port è utilizzata spesso per eccitare e terminare antenne, linee di trasmissione e altri dispositivi quando si utilizza l'interfaccia Electromagnetic Waves, Frequency Domain. Questa funzione è ora disponibile nell'interfaccia Electromagnetic Waves, Boundary Elements e comprende i tipi di porte a parametri concentrati Coaxial, User Defined, Via e Uniform.
Scatterer dielettrico nell'interfaccia Electromagnetic Waves, Boundary Elements
L'interazione delle onde elettromagnetiche con oggetti dielettrici è ora supportata dal metodo agli elementi al contorno (BEM), compreso il calcolo delle proprietà di dispersione in campo lontano associate. Questa nuova funzionalità è disponibile nell'interfaccia Electromagnetic Waves, Boundary Elements. Richiede l'aggiunta di un nodo Wave Equation, Electric a ciascun dominio dielettrico di dispersione. Inoltre, è possibile aggiungere un nodo Far-Field Calculation per valutare le quantità di campo lontano, come il diagramma di radiazione.
Condizione al contorno Layered Impedance
Una nuova funzionalità consente di modellare più strati sottili sopra un substrato con una piccola profondità di penetrazione, come ad esempio sottili rivestimenti dielettrici su una superficie metallica. Tali strati sottili possono essere descritti utilizzando la funzione Layered Impedance Boundary Condition, disponibile nell'interfaccia Electromagnetic Waves, Frequency Domain. È necessario combinare un Layered Material nel nodo globale Materials e un Layered Material Link nel nodo Materials.
Linearly Polarized Plane Wave Background Field in 2D assialsimmetrico
Il campo di fondo Linearly polarized plane wave con polarizzazione e angolo incidente arbitrari è ora disponibile per l'assisimmetria 2D e utilizza un metodo di espansione. È adatto per modellare la diffusione di corpi di rivoluzione sotto l'eccitazione di onde piane. Rispetto alla risoluzione dello stesso problema in 3D, il modello 2D assialsimmetrico richiede un minore utilizzo di memoria e tempo, specialmente per scatterer elettricamente grandi, e agevola l’uso di una mesh più fitta per una maggiore accuratezza. Quando si utilizza il campo di fondo Linearly polarized plane wave in 2D assialsimmetrico, viene aggiunto automaticamente uno sweep ausiliario del numero di modo azimutale. Per costruire la soluzione completa, è necessario sommare il contributo di ciascun modo azimutale in postprocessing. Questa funzione è dimostrata nel nuovo tutorial Cloaking of a Cylindrical Scatterer with Graphene (RF).
Rappresentazione Analytical Port Mode Field prima del calcolo
I campi dei modi delle porte di tipo Rectangular, Circular e Coaxial sono descritti da funzioni analitiche. In questa versione, questi tipi di porta possono essere visualizzati in anteprima prima di eseguire le simulazioni, a condizione che i contorni della porta siano paralleli agli assi principali.
Migliore esperienza utente per l'assegnazione di domini conduttivi
Quando i domini sono composti da materiali altamente conduttivi, di solito non devono essere modellati esplicitamente. Piuttosto, devono essere modellati i loro contorni. Le condizioni al contorno Perfect Electric Conductor (senza perdite) e Impedance Boundary Condition (con perdite) possono essere applicate ai contorni di un dominio conduttivo, rimuovendo l'interno del dominio. Quando il dominio conduttivo contiene molti contorni, è spesso complicato applicare la condizione al contorno a tutti i contorni singolarmente. Nella versione 6.1, le nuove condizioni di dominio Perfect Electric Conductor e Impedance Boundary Condition possono essere applicate direttamente al dominio conduttivo senza dover individuare tutti i contorni o rimuovere manualmente l'interno. Le funzionalità del dominio conduttivo sono disponibili nei seguenti modelli:
Calcolo Skin Depth
Una nuova funzionalità di calcolo (Skin Depth) può essere utilizzata per calcolare la profondità della pelle, che può essere definita dalla conduttività elettrica o dalla resistività di un materiale. Ciò può aiutare a determinare se l'applicazione di una particolare condizione al contorno è appropriata. Lo Skin Depth Calculator è disponibile nelle impostazioni delle funzioni Impedance Boundary Condition, Transition Boundary Condition, Layered Impedance Boundary Condition e Layered Transition Boundary Condition. La funzione Skin Depth Calculator è disponibile nei seguenti modelli:
Nuova funzionalità automatizzata Symmetry Plane
La funzione Symmetry Plane semplifica la definizione dei piani di simmetria Conduttore Elettrico Perfetto (PEC) e Conduttore Magnetico Perfetto (PMC). Questa funzionalità viene utilizzata al posto delle condizioni al contorno Perfect Electric Conductor e Perfect Magnetic Conductor quando si riducono le dimensioni del modello per motivi di simmetria. Inoltre, le informazioni sul tipo e sulla posizione delle caratteristiche del Symmetry Plane vengono utilizzate nel calcolo dei campi lontani e nella definizione dei campi analitici del modo Port e dell'impedenza Lumped Port. Questa nuova funzione è visibile nel modello già esistente Microwave Oven.
Dataset Array Factor per una rapida valutazione delle prestazioni di un array di antenne
La visualizzazione di un array di antenne virtuali può essere realizzata combinando la funzione di fattore di array e il campo lontano di una singola antenna. Questo processo richiede spesso una lunga espressione, ma ora è più facile da usare con il nuovo dataset Array Factor. Tutti gli argomenti di input della funzione array possono essere aggiunti in modo intuitivo al dataset Array Factor. Quando si utilizza una semplice espressione di campo lontano o di guadagno di una singola antenna in un diagramma di radiazione, mentre il set di dati è configurato su Array Factor, si combinano automaticamente l'espressione e la funzione array factor, generando un diagramma di radiazione virtuale dell'array. Questa funzione è visibile nei modelli già presenti Microstrip Patch Antenna e Modeling of a Phased Array Antenna.
Raffinamento rapido delle mesh sui confini del calcolo del campo lontano
Nelle impostazioni delle mesh controllate dalla fisica dell'interfaccia Electromagnetic Waves, Frequency Domain, è disponibile la casella di controllo Add far-field boundary layers. Quando è selezionata, viene creata una mesh dello strato limite con uno spessore pari a 1/40 della dimensione massima predefinita della mesh nei contorni del calcolo del campo lontano adiacenti alla selezione delle condizioni al contorno di dispersione o degli strati perfettamente accoppiati. In questo modo si ottengono risultati di analisi in campo lontano più accurati, come la potenza totale irradiata (emw.TRP) e la sezione trasversale radar (RCS) (emw.bRCS3D).
Rete a quattro porte
L'interfaccia Electromagnetic Waves, Frequency Domain include ora la condizione al contorno Four-Port Network, che caratterizza la risposta di un componente di rete a quattro porte mediante parametri S. È possibile importare un file Touchstone per descrivere, attraverso i contorni a quattro porte, il comportamento fisico e la risposta di un dispositivo o di un sistema a quattro porte senza dover considerare una geometria complicata.
Accoppiamento multifisico Metodo degli elementi finiti (FEM)-Metodo degli elementi al contorno (BEM)
Una nuova funzione di accoppiamento FEM-BEM semplifica la configurazione di modelli ibridi FEM-BEM per le onde elettromagnetiche. È disponibile nel Model Wizard come interfaccia multifisica Electromagnetic Waves, FEM-BEM, che combina le interfacce Electromagnetic Waves, Frequency Domain e Electromagnetic Waves, Boundary Elements con una nuova funzione di accoppiamento multifisico Electric Field Coupling.
Formulazione del flusso upwind
Il parametro Flux type nel nodo Wave Equations per l'interfaccia Electromagnetic Waves, Time Explicit ora include anche l'opzione Upwind flux. Questa opzione può essere utilizzata per migliorare i calcoli dei parametri S che possono avere una bassa precisione a causa della sovradissipazione intorno ai bordi del conduttore elettrico perfetto (PEC), che può verificarsi quando si utilizzano i parametri di flusso predefiniti di Lax-Friedrichs.
Opzione porta con formulazione debole
Quando si espande il campo elettrico su una condizione di porta, la nuova formulazione della porta Weak aggiunge una variabile dipendente scalare per il coefficiente di espansione (il parametro S) e quindi risolve per i parametri S e il campo elettrico tangenziale sulla porta utilizzando solo un'espressione in forma debole. Poiché non vengono utilizzati vincoli, questa formulazione esclude completamente la fase di eliminazione dei vincoli durante la soluzione, portando a calcoli più efficienti. Questa nuova formulazione di porta sostituisce la formulazione di porta senza vincoli introdotta nella versione 6.0.
Questa nuova formulazione delle porte è presente in quasi tutti i tutorial basati sulle porte, tra cui:
Formulazione covariante in 2D assialsimmetrico
Nella formulazione assialsimmetrica 2D, è vantaggioso formulare la variabile dipendente fuori dal piano come
,
che viene definita covariant formulation. Qui, Ψ è la variabile dipendente e 
è la coordinata radiale. La componente del campo elettrico fuori dal piano è quindi calcolata come
La formulazione covariante ha prestazioni migliori in termini di stabilità numerica e accuratezza. Rispetto alle versioni precedenti, le simulazioni di frequenze proprie possono restituire un numero inferiore di frequenze proprie; tuttavia, le soluzioni restituite hanno una migliore accuratezza e vengono restituite meno soluzioni spurie.
Questa formulazione viene utilizzata per tutti i tipi di studio, ad eccezione di Mode Analysis e Boundary Mode Analysis, e può essere visualizzata nei seguenti modelli:
Prestazioni migliorate per Adaptive Frequency Sweep
Il passo di studio Adaptive Frequency Sweep è stato ottimizzato per le analisi in cui il campo calcolato è memorizzato solo per una selezione, come un dominio o un contorno. Ciò è utile, ad esempio, per le porte nelle applicazioni come i filtri. Il miglioramento delle prestazioni per questo tipo di sweep arriva fino al 25%. L'aumento delle prestazioni è ancora maggiore per le applicazioni che richiedono risultati ad altissima risoluzione. I modelli seguenti illustrano questo nuovo miglioramento:
Nuovi tutorial
La versione 6.1 di COMSOL Multiphysics® introduce diversi nuovi tutorial nell'RF Module.
Lightning-Induced Voltage of a Wire in an Airplane
Titolo in Application Library:
lightning_induced_voltage_airplane
Electrostatic Discharge (ESD) Test of a PCB
Titolo in Application Library:
esd_test_pcb
Lightning-Induced Voltage of an Overhead Line Over Lossy Ground
Titolo in Application Library:
lightning_induced_voltage_overhead_lines
Cloaking of a Cylindrical Scatterer with Graphene
Titolo in Application Library:
cylinder_graphene_cloak
Modeling of a Differential Microstrip Line
Titolo in Application Library:
microstrip_line_tem_differential