Menu

Points forts de COMSOL Multiphysics® 6.1

Questions? Contactez nous:
support@comsol.com

Mises à jour du module RF

Pour les utilisateurs du module RF, la version 6.1 de COMSOL Multiphysics® introduit de nouvelles fonctionnalités pour les décharges électrostatiques et les impulsions de foudre, la possibilité de définir rapidement les frontières conductrices en cliquant sur les domaines, et des améliorations d'utilisation pour une large gamme de fonctionnalités. Découvrez toutes les mises à jour du module RF ci-dessous.

Décharges électrostatiques et impact de la foudre

Les décharges électrostatiques (ESD) et l'impact de la foudre peuvent avoir des effets néfastes sur les composants électroniques. La modélisation des décharges électrostatiques et de l'impact de la foudre revêt donc une grande importance pour de nombreuses industries. Les fonctionnalités Port réduit et Courant sur arête de l'interface Ondes électromagnétiques, transitoire prennent désormais en charge les fonctions d'impulsions temporelles prédéfinies et paramétrées qui sont souvent utilisées pour décrire les décharges électrostatiques et pour l'impact de la foudre. Pour faciliter l'inspection, les formes d'impulsions peuvent être instantanément affichées avant d'exécuter la simulation pour s'assurer que les paramètres de la fonction choisie sont appropriés.

Un modèle de doigt humain et un modèle de carte de circuit imprimé avec des contours dans la palette de couleurs Arc-en-ciel.
Une visualisation de l'effet de la décharge électrostatique sur une carte de circuit imprimé. Le modèle de corps humain étendu avec la fonctionnalité transitoire Port réduit décrit plusieurs surcharges de courant dans un court laps de temps.

Fonctionnalité de port réduit dans l'interface Ondes électromagnétiques, éléments de frontière

La fonctionnalité Port réduit est omniprésente dans l'excitation et la terminaison d'antennes, de lignes de transmission et d'autres dispositifs lorsqu'on utilise l'interface Ondes électromagnétiques, domaine fréquentiel. Cette fonctionnalité est maintenant disponible dans l'interface Ondes électromagnétiques, éléments de frontière et comprend les types de ports suivants Coaxial, Défini par l'utilisateur, Via et Uniforme.

Un réseau d'antennes dipôles représenté principalement en orange, jaune et rouge, avec des ondes visualisées autour du centre.
La composante dominante de polarisation x du champ électrique et le diagramme de gain en champ lointain d'un réseau d'antennes dipôles demi-onde 15x2. Chaque élément d'antenne est excité avec le type de port réduit défini par l'utilisateur.

Diffusion d'un diélectrique dans l'interface Ondes électromagnétiques, éléments de frontière

L'interaction des ondes électromagnétiques avec des objets diélectriques est désormais prise en charge par la méthode des éléments de frontière, y compris le calcul des propriétés associées de diffusion en champ lointain. Cette nouvelle fonctionnalité est disponible dans l'interface Ondes électromagnétiques, éléments de frontière. Elle nécessite l'ajout d'un nœud Equation d'onde, électrique à chaque domaine diffuseur diélectrique. Un nœud Calcul du champ lointain peut être ajouté pour évaluer les quantités de champ lointain, comme un diagramme de rayonnement.

Condition d'impédance de frontière multicouche

Une nouvelle fonctionnalité vous permet de modéliser plusieurs couches minces au-dessus d'un substrat avec une faible épaisseur de peau, comme des revêtements diélectriques minces sur une surface métallique. Ces couches minces peuvent être décrites à l'aide de la fonctionnalité Condition d'impédance de frontière multicouche, disponible dans l'interface Ondes électromagnétiques, domaine fréquentiel. Elle nécessite la combinaison d'un Matériau multicouches dans le nœud global Matériaux et d'un lien Matériau multicouches dans le nœud Matériaux.

Voir la capture d'écran

Onde plane polarisée linéairement en 2D-axisymétrique en champ ambiant

Le type de champ ambiant Onde plane polarisée linéairement avec une polarisation et un angle d'incidence arbitraires est maintenant disponible pour le 2D-axisymétrique et utilise une méthode d'expansion. Il convient à la modélisation de la diffusion d'objet à symétrie de révolution excitée par des ondes planes. Par rapport à la modélisation du même problème en 3D, le modèle 2D-axisymétrique utilise beaucoup moins de mémoire et de temps de calcul, en particulier pour les diffuseurs électriquement grands, et facilite l'utilisation d'un maillage plus dense pour une meilleure précision. Lors de l'utilisation du champ ambiant d'onde plane polarisée linéairement en 2D-axisymétrique, un balayage auxiliaire du nombre de modes azimutaux est automatiquement ajouté. Pour construire la solution complète, la somme de la contribution de chaque mode azimutal est nécessaire en post-traitement. Vous pouvez voir la démonstration de cette fonctionnalité dans le nouveau tutoriel Camouflage d'un diffuseur cylindrique avec du graphène (RF).

Voir la capture d'écran

Affichage des modes du port analytique avant calcul

Les champs de mode des types de port Rectangulaire, Circulaire et Coaxial sont décrits par des fonctions analytiques. Dans cette version, ces types de mode de port peuvent être prévisualisés avant d'exécuter les simulations, à condition que les frontières du Port soient parallèles aux axes principaux.

L'interface utilisateur de COMSOL Multiphysics montre le constructeur de modèle avec la condition de port sélectionnée, la fenêtre de réglages correspondante, une fenêtre graphique avec un modèle de coude en H et une fenêtre avec le champ de mode tangentiel du port montrant un champ de mode dans la palette de couleurs Arc-en-ciel.
Les réglages du Port et le champ pour le mode rectangulaire TE10. Le bouton Afficher est situé à côté de la liste déroulante Type de mode.

Meilleure expérience utilisateur pour l'attribution de domaines conducteurs

Lorsque les domaines sont remplis de matériaux fortement conducteurs, il n'est généralement pas nécessaire de les modéliser explicitement. Ce sont plutôt leurs frontières qui doivent être modélisées. Les conditions aux limites Conducteur électrique parfait (sans perte) et Condition d'impédance de frontière (avec perte) peuvent être appliquées aux frontières d'un domaine conducteur, l'intérieur du domaine étant alors supprimé. Lorsque le domaine conducteur contient de nombreuses frontières, il est souvent difficile d'appliquer la condition aux limites à chacune d'entre elles. Dans la version 6.1, les nouvelles conditions de domaine Conducteur électrique parfait et Condition d'impédance de frontière peuvent être appliquées directement au domaine conducteur sans avoir à sélectionner toutes les frontières ou à supprimer manuellement l'intérieur. Les fonctionnalités du domaine conducteur sont disponibles dans les modèles suivants :

L'interface utilisateur de COMSOL Multiphysics montre le constructeur de modèles avec la fonctionnalité Conducteur électrique parfait sélectionnée, les réglages correspondants et la fenêtre graphique montrant une géométrie de voiture.
Les frontières extérieures conductrices d'un faisceau de câbles et des boîtes sont spécifiées en sélectionnant des domaines volumétriques à l'aide de la fonctionnalité Conducteur électrique parfait.

Calculateur d'épaisseur de peau

Une nouvelle fonctionnalité de calculateur de l'épaisseur de peau peut être utilisée pour calculer l'épaisseur de peau, qui peut être définie par la conductivité électrique ou la résistivité d'un matériau. Cela aide à déterminer si l'application d'une condition aux limites particulière est appropriée. Le Calculateur de l'épaisseur de peau est disponible dans les réglages des fonctionnalités Condition d'impédance de frontière, Condition de transition de frontière, Condition d'impédance de frontière multicouche et Condition de transition de frontière multicouches. La fonctionnalité Calculateur de l'épaisseur de peau est disponible dans les modèles suivants:

Voir la capture d'écran

Nouvelle fonctionnalité Plan de symétrie plus facile à utiliser

La fonctionnalité Plan de symétrie simplifie la définition des plans de symétrie du conducteur électrique parfait (PEC) et du conducteur magnétique parfait (PMC). Cette fonctionnalité est utilisée à la place des conditions limites Conducteur électrique parfait et Conducteur magnétique parfait lors de la simplification de la taille du modèle pour des raisons de symétrie. De plus, les informations sur le type et l'emplacement des fonctionnalités Plan de symétrie sont utilisées lors du calcul des champs lointains et de la définition des champs analytiques d'un Port et de l'impédance de Port réduit. Cette nouvelle fonctionnalité est visible dans le modèle existant Four à micro-ondes.

L'interface utilisateur de COMSOL Multiphysics montre le constructeur de modèle avec le nœud Plan de symétrie sélectionné, la fenêtre de réglages correspondante et la fenêtre graphique montrant le modèle de four à micro-ondes.
L'utilisation du noeud Plan de symétrie et le champ électrique et la distribution de chaleur calculés dans le tutoriel du four à micro-ondes.

Jeu de données Facteur de réseau pour l'évaluation rapide des performances d'un réseau d'antennes

La visualisation d'un réseau virtuel d'antennes peut être réalisée en combinant les fonctionnalités facteur de réseau et champ lointain d'une seule antenne. Ce processus nécessite souvent une longue expression, mais il est désormais plus facile à utiliser avec le nouveau jeu de données Facteur de réseau. Tous les arguments d'entrée dans la fonctionnalité de réseau peuvent être ajoutés intuitivement au jeu de données Facteur de réseau. Lorsqu'une expression simple de champ lointain ou de gain d'une seule antenne est utilisée dans un diagramme de rayonnement alors que le jeu de données est configuré sur le Facteur de réseau, il combinera automatiquement l'expression et la fonctionnalité de facteur de réseau, et générera un diagramme de rayonnement de réseau virtuel. Cette fonctionnalité peut être visualisée dans les modèles existants Antenne patch microruban et Modélisation d'un réseau d'antenne à commande de phase.

L'interface utilisateur COMSOL Multiphysics montre le constructeur de modèle avec le jeu de données Facteur de réseau sélectionné, les réglages correspondants et la fenêtre Graphique montrant un graphique de comparaison pour le gain de l'ensemble.
Le jeu de données Facteur de réseau requiert la taille du réseau, le déphasage pour l'orientation du faisceau, le déplacement ou l'espacement entre les éléments du réseau en termes de longueur d'onde, et la fonction appliquée à une expression de champ lointain d'une seule antenne.

Raffinement rapide du maillage sur les frontières du calcul de champ lointain

Dans les paramètres de maillage contrôlés par la physique de l'interface Ondes électromagnétiques, domaine fréquentiel, une case à cocher Ajouter des couches limites de champ lointain est fournie. Lorsqu'elle est sélectionnée, un maillage de couche limite d'une épaisseur de 1/40 de la taille de maille maximale par défaut est créé sur les frontières du calcul de champ lointain adjacentes à la condition de diffusion à la frontière ou des couches parfaitement adaptées. Cela vous permet d'obtenir des résultats d'analyse de champ lointain plus précis, tels que la puissance rayonnée totale (emw.TRP) et la section efficace radar (RCS) (emw.bRCS3D).

L'interface utilisateur de COMSOL Multiphysics montrant le Constructeur de Modèles avec un maillage sélectionné, les réglages correspondants, une fenêtre graphique montrant un maillage de couche limite, et une seconde fenêtre graphique montrant seulement une partie du maillage.
Le maillage de la couche limite (rouge foncé) est généré sur les frontières communes entre les couches parfaitement adaptées et le domaine de champ lointain lorsque l'option Ajouter des couches limites de champ lointain est cochée.

Réseau à quatre ports

L'interface Ondes électromagnétiques, domaine fréquentiel comprend maintenant la condition aux limites Réseau à quatre ports, qui caractérise la réponse d'un composant de réseau à quatre ports en utilisant des paramètres S. Vous pouvez importer un fichier Touchstone pour décrire, via les frontières des quatre ports, le comportement physique et la réponse d'un dispositif ou d'un système à quatre ports sans aborder une géométrie compliquée.

L'interface utilisateur de COMSOL Multiphysics montre le constructeur de modèle avec la condition aux limites de réseau à quatre ports sélectionnée, la fenêtre de réglages correspondants et la fenêtre graphique montrant un dispositif à quatre ports.
Un dispositif compliqué à quatre ports peut être réduit à un simple réseau à quatre ports caractérisé par un import de fichiers Touchstone.

Couplage multiphysique méthode des éléments finis (FEM)–méthode des éléments de frontière (BEM)

Une nouvelle fonctionnalité de couplage FEM-BEM simplifie la configuration des modèles hybrides FEM-BEM pour les ondes électromagnétiques. Elle est disponible dans l'assistant de modèle sous la forme d'une interface multiphysique Ondes électromagnétiques, FEM-BEM, qui combine les interfaces Ondes électromagnétiques, domaine fréquentiel et Ondes électromagnétiques, éléments de frontière avec une nouvelle fonctionnalité de couplage multiphysique Couplage de champ électrique.

Voir la capture d'écran

Formulation décentrée du flux

Le paramètre Type de flux dans le nœud Equations d'onde de l'interface Ondes électromagnétiques, solveur explicite en temps comprend maintenant aussi une option Décentrement du flux. Cette option peut être utilisée pour améliorer les calculs de paramètres S qui peuvent avoir une faible précision en raison de la surdissipation autour des bords de conducteurs électriques parfaits (PEC), qui peut se produire lors de l'utilisation du type de flux par défaut Lax-Friedrichs.

L'interface utilisateur de COMSOL Multiphysics montre le constructeur de modèle avec le nœud Equations d'onde sélectionné, les réglages correspondants et deux graphiques dans la fenêtre graphique.
La fenêtre Réglages pour le nœud Equation d'onde, montrant la nouvelle option Décentrement du flux pour la fonctionnalité Type de flux. La formulation décentrée du flux (graphique 1) aide à supprimer la surdissipation (graphique 2) autour des singularités du PEC.

Option de port en formulation faible

Lors de l'expansion du champ électrique sur une frontière de port, la nouvelle formulation de port en Formulation faible ajoute une variable dépendante scalaire pour le coefficient d'expansion (le paramètre S), puis résout les paramètres S et le champ électrique tangentiel sur la frontière en utilisant uniquement une expression faible. Puisqu'aucune contrainte n'est utilisée, cette formulation élimine complètement l'étape d'élimination des contraintes lors de la résolution, ce qui permet des calculs plus efficaces. Cette nouvelle formulation de port remplace la formulation de port sans contrainte qui a été introduite dans la version 6.0.

Cette nouvelle formulation de port est présente dans presque tous les tutoriels basés sur le port, incluant les modèles suivants:

Voir la capture d'écran

Formulation covariante en 2D-axisymétrique

Dans la formulation 2D-axisymétrique, il est avantageux de formuler la variable dépendante hors du plan comme suit

,

que l'on appelle la formulation covariante. Ici, Ψ est la variable dépendante et est la coordonnée radiale. La composante du champ électrique hors du plan est ainsi calculée comme suit

La formulation covariante présente de meilleures performances en termes de stabilité et de précision numériques. Par rapport aux versions précédentes, les simulations de fréquences propres peuvent renvoyer moins de fréquences propres; cependant, les solutions renvoyées sont plus précises et contiennent moins de solutions parasites.

Cette formulation est utilisée pour tous les types d'études, à l'exception de l'Analyse de mode et de l'Analyse de mode sur frontière et peut être visualisée dans les modèles suivants :

Voir la capture d'écran

Performances améliorées pour le balayage adaptatif en fréquence

L'étape d'étude de _ Balayage adaptatif en fréquence_ a été optimisée pour les analyses où la sortie du champ n'est stockée que pour une sélection, domaines ou frontières. Ceci est utile pour les ports dans les applications de filtres, par exemple. L'amélioration des performances pour un tel balayage peut atteindre 25%. Le gain de performance est encore plus important pour les applications où des résultats haute résolution sont demandés. Les modèles suivants illustrent cette nouvelle amélioration:

Un graphique 1D avec la fréquence sur l'axe des x et le paramètre S sur l'axe des y.
Comparaison des paramètres S entre un balayage normal et la sortie haute résolution d'un balayage adaptatif en fréquence pour le modèle de filtre guide d'ondes à iris, disponible dans la bibliothèque d'applications du module RF.

Nouveaux tutoriels

La version 6.1 de COMSOL Multiphysics® apporte plusieurs nouveaux tutoriels au module RF.

Tension induite par l'impact de la foudre sur un câble dans un avion

Un modèle d'avion foudroyé par un éclair sur l'une de ses ailes.
L'impact de la foudre sur une aile d'avion est traité à l'aide de la fonctionnalité Courant sur arête qui fournit des impulsions prédéfinies personnalisables d'impact de foudre et de décharge électrostatique (ESD).

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

Test de décharge électrostatique (ESD) d'un circuit imprimé

Un modèle de carte de circuit imprimé montrant l'effet de décharge électrostatique transitoire.
L'effet de décharge électrostatique transitoire sur une carte de circuit imprimé est étudié à l'aide du modèle d'impulsion du corps humain étendu dans une fonctionnalité Port réduit.

Nom de l'application:

esd_test_pcb

Lien de téléchargement de l'application

Tension induite par la foudre d'une ligne aérienne sur un sol à perte

Un modèle de ligne aérienne sur un sol à perte dans la palette de couleur Thermal Wave.
Cet exemple permet d'étudier un modèle de câble et de calculer la tension induite par la foudre d'une ligne aérienne sur un sol à perte avec l'effet de la conductivité du sol.

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

Camouflage d'un diffuseur cylindrique avec du graphène

Deux distributions de champ; une sans camouflage de graphène et une avec.
Comparaison des distributions de champ autour d'un diffuseur cylindrique, avec et sans camouflage de graphène. Lorsqu'un diffuseur diélectrique cylindrique est recouvert de graphène, la section transversale de diffusion est fortement réduite à la fréquence désignée, ce qui le rend électromagnétiquement invisible.

Nom de l'application:

cylinder_graphene_cloak

Lien de téléchargement de l'application

Modélisation d'une ligne microruban différentielle

Un modèle de ligne microruban différentielle montrant la distribution du champ électrique dans la palette de couleurs Arc-en-ciel clair.
La distribution du champ électrique d'une ligne microruban différentielle. L'exemple de modèle montre comment configurer des lignes microrubans différentielles et asymétriques en utilisant des ports de type transverse électromagnétique (TEM).

Nom de l'application:

microstrip_line_tem_differential

Lien de téléchargement de l'application