Points forts de COMSOL Multiphysics^® 6.0

Mises à jour du module RF

Pour les utilisateurs du module RF, la version 6.0 de COMSOL Multiphysics^® introduit une nouvelle interface physique basée sur la méthode des éléments de frontière, une étape d'étude spécialisée dans l'adaptation du maillage et de nouveaux modèles tutoriels analysant les structures de guides d'ondes coplanaires (CPW). Découvrez les nouveautés ci-dessous.

Ondes électromagnétiques, éléments de frontière

Lors de la modélisation des propriétés de diffusion des objets, de l'évaluation des champs électriques loin du diffuseur, ou du champ lointain d'une antenne placée sur une plateforme électriquement large, la formulation basée sur la méthode des éléments de frontière (BEM) peut améliorer l'efficacité des calculs. La nouvelle interface physique appelée Ondes électromagnétiques, éléments de frontière résout l'équation vectorielle de Helmholtz pour des propriétés matériaux constantes par morceaux avec le champ électrique comme variable dépendante. La méthode BEM peut être couplée à la méthode des éléments finis (FEM), ce qui produit la méthode hybride BEM-FEM, pour calculer le champ et l'interaction avec d'autres objets conducteurs au-delà des domaines FEM. Le nouveau tutoriel Couplage FEM-BEM d'une antenne patch microruban illustre cette nouvelle interface.

Couplage FEM–BEM d'une antenne Wi-Fi 850 MHz placée sur le fuselage d'un avion: visualisation du diagramme de rayonnement en champ lointain, de la densité de courant surfacique sur l'avion et du graphique de surface de la composante z d'un champ électrique sur un ensemble de données en grille 3D.

Étape d'étude d'adaptation de maillage

Une nouvelle étude Domaine fréquentiel, maillage adaptatif RF facilite la méthodologie de modélisation lors de la mise en place de l'adaptation du maillage pour la modélisation des antennes et des circuits micro-ondes et millimétriques. Cette étape d'étude dédiée fournit automatiquement les paramètres de solveur nécessaires. Pour des raisons d'efficacité, une discrétisation linéaire des éléments est utilisée dans le processus d'adaptation. Dans une étape suivante, un balayage de fréquence est généralement utilisé pour caractériser le dispositif testé.

Maillage contrôlé par la physique amélioré sur les arêtes conductrices

De forts champs électriques ont tendance à être confinés autour des arêtes des frontières conductrices. Un maillage plus fin autour de ces arêtes peut aider la simulation à analyser avec précision le comportement de résonance d'un dispositif dans le domaine fréquentiel. Lors de l'utilisation d'un maillage contrôlé par la physique, une nouvelle option Raffiner les arêtes conductrices identifie rapidement les arêtes extérieures des frontières configurées par des conducteurs électriques parfaits ou des conditions de transition aux frontières, et impose la taille de maillage spécifiée par l'utilisateur. Cette technique peut être utilisée comme une alternative au maillage adaptatif. Vous trouvez cette nouvelle option dans le tutoriel existant Filtre passe-bande à guide d'ondes coplanaire ainsi que dans deux nouveaux modèles tutoriel, Modélisation d'un CPW en utilisant des ports TEM numériques et Modélisation d'un CPW avec mise à la terre en utilisant des ports TEM numériques.

Le maillage sur les arêtes des lignes microrubans dans le coupleur en dérivation est raffiné en taille par rapport au maillage maximal par défaut.

Relation constitutive magnétique de la courbe B-H

Une nouvelle option de Relation constitutive, courbe B-H, a été ajoutée pour modéliser les phénomènes magnétiques non-linéaires. Les propriétés des matériaux de la Bibliothèque des matériaux magnétiques non linéaires, disponible avec le module RF, peuvent être utilisées pour mettre en relation le champ et l'induction magnétique. Les données de la courbe B-H de la bibliothèque de matériaux sont fournies en tant que fonctions d'interpolation pour la courbe de magnétisation sans hystérésis. L'effet de la décharge électrostatique sur un dispositif en ferrite peut être étudié pour identifier la génération de bruit RF indésirable.

Réseau à trois ports

L'interface Ondes électromagnétiques, domaine fréquentiel dispose désormais d'une condition aux limites Réseau à trois ports qui caractérise la réponse d'un composant de réseau à trois ports à l'aide de paramètres S. Vous pouvez importer un fichier Touchstone pour décrire le comportement physique et la réponse d'un système à trois ports à travers les frontières des trois ports sans avoir à gérer une géométrie complexe.

Contribution de Laplace décalée sur les niveaux multigrilles

Si aucune taille d'élément géométrique n'est inférieure à une demi-longueur d'onde et que la fréquence de fonctionnement est élevée, la modélisation par éléments d'ordre supérieurs, comme la discrétisation par éléments cubiques, est bénéfique pour accélérer le calcul. L'efficacité du calcul peut être encore améliorée en cochant la case Contribution de Laplace décalée sur les niveaux multigrilles dans les réglages de l'étude Multigrille.

Suggestion de solveur itératif pour les structures périodiques

Les problèmes périodiques typiques sont résolus avec un solveur direct. Cependant, le solveur direct consomme une grande quantité de mémoire lorsque la taille de la cellule unitaire périodique n'est pas sub-longueur d'onde. Le passage au Solveur itératif suggéré pour accélérer le calcul tout en réduisant l'utilisation de la mémoire.

La nouvelle suggestion de solveur itératif donne une augmentation significative des performances pour les structures périodiques.

Condition de transition aux frontières multicouches

Plusieurs couches minces comme les dépôts d'or sur les pistes de cuivre d'un PCB, ou les revêtements antireflet d'une lentille optique, peuvent être décrites par la nouvelle caractéristique Condition de transition à la frontière multicouches. Il faut pour cela combiner cette condition limite avec la fonction Matériau multicouche dans le nœud global Matériaux, et la fonction Lien vers un matériau multicouche dans le nœud Matériaux du composant. Cette nouvelle fonctionnalité est décrite dans le tutoriel Coupleur en anneau.

La nouvelle condition de transition multicouches utilisée dans le tutoriel du coupleur en anneau.

Formulation des ports libres de contraintes

L'option Utiliser des ports sans contrainte est disponible pour calculer les coefficients d'expansion en tant qu'intégrale de recouvrement, alors que dans la formulation de port par défaut, les coefficients d'expansion (ou paramètres S) sont calculés en ajoutant une variable dépendante scalaire pour chaque coefficient et en ajoutant ensuite une contrainte pour renforcer le développement en série. Cette nouvelle option peut être avantageuse lors de l'utilisation de nombreux ports, où l'élimination des contraintes n'est pas nécessaire.

Point de référence sur l'axe de symétrie

Une nouvelle fonctionnalité Point de référence sur l'axe de symétrie permet de définir les champs d'entrée d'un faisceau gaussien en configuration 2D axisymétrie. Dans les nœuds Condition de diffusion à la frontière ou Condition de frontière adaptée, elle est ajoutée comme sous-nœud par défaut lorsqu'un champ incident est défini. La fonction Point de référence sur l'axe de symétrie définit une position de référence au point d'intersection entre la sélection de frontière du nœud parent et l'axe de symétrie.

La Référence à l'axe de symétrie est un sous-nœud de la Condition de diffusion à la frontière. Dans la fenêtre graphique, le point de référence est indiqué comme un point bleu sur l'axe de symétrie r = 0.

Graphiques par défaut pour les modes de champs des ports numériques

Pour simplifier l'inspection des ports des modes de champs, ils sont maintenant créés automatiquement lorsque le type de port Numérique est utilisé. Vous retrouvez ce graphique par défaut dans les tutoriels Modélisation d'un CPW à l'aide de ports numériques TEM et Adaptation de guide d'onde.

Coefficient de réflexion avec plusieurs excitations

Lorsque l'on excite tous les ports, comme dans un réseau d'antennes à commande de phase, il est possible de calculer le coefficient de réflexion à chaque port d'excitation qui inclut la désadaptation d'impédance ainsi que le couplage par les ports actifs adjacents.

Modèles nouveaux et mis à jour

La version 6.0 de COMSOL Multiphysics^® apporte plusieurs tutoriels nouveaux et mis à jour au module RF.

Modélisation d'un CPW à l'aide de ports TEM numériques

Le tutoriel de guide d'ondes coplanaire (CPW). La surface conductrice est visualisée à l'aide de la fonction Apparence du matériau.

Nom de l'application:
cpw_numeric_tem_port
Lien de téléchargement de l'application

Modélisation d'un CPW mis à la terre à l'aide de ports TEM numériques

Le tutoriel GCPW (Grounded Coplanar Waveguide). La surface conductrice est visualisée à l'aide de la fonction Apparence du matériau.

Nom de l'application:
gcpw_numeric_tem_port
Lien de téléchargement de l'application

Couplage FEM–BEM d'une antenne patch microruban

Transition lisse de la composante y du champ électrique rayonné par une antenne patch microruban à travers le couplage FEM–BEM.

Nom de l'application:
microstrip_patch_antenna_fem_bem. {:br Lien de téléchargement de l'application

Résonateur CPW pour l'électrodynamique quantique des circuits

Le résonateur CPW couplé se comporte comme un filtre coupe-bande à facteur Q élevé. La composante tangentielle du champ électrique est affichée.

Nom de l'application:
Résonateur CPW couplé
Lien de téléchargement de l'application

Antenne amplificatrice de Wi-Fi Yagi–Uda

Une antenne Yagi–Uda avec le diagramme de rayonnement en champ lointain.

Nom de l'application:
yagi_uda_antenna
Lien de téléchargement de l'application