COMSOL RF Module 6.3
DESCRIPCIÓN
El módulo RF Module se ha creado a partir de la escisión y mejora de las formulaciones de análisis de modos y propagación de ondas del módulo de electromagnetismo precedente: Electromagnetics Module.
El RF Module para COMSOL Multiphysics proporciona capacidades de simulación únicas para el diseño de los sofisticados componentes de RF, microondas y fotónica actuales, y, en general, el software facilita como nunca el estudio de componentes y sistemas que tratan con propagación de ondas electromagnéticas. Con él, los usuarios pueden diseñar y prototipar dispositivos para la transmisión, guiado, recepción y filtrado/procesado de ondas electromagnéticas en aplicaciones donde el rango de frecuencias vayan desde la radio a la óptica.
CARACTERÍSTICAS
Con el módulo los usuarios pueden considerar toda clase de efectos multifísicos que incluyen la interconexión de fenómenos electromagnéticos con transferencia de calor, mecánica de estructuras, y otros. Por ejemplo, es posible ver qué efectos tiene el calentamiento sobre la respuesta frecuencial de un filtro de microonda. Los usuarios también puede ver, en guías de onda de microondas de alta potencia o en conmutadores, como se ajusta un diseño a los márgenes de seguridad antes de que ocurra una ruptura del aire o el gas. Los usuarios pueden experimentar con el software sobre una mejora en el diseño físico o la elección de los materiales para incrementar los márgenes de seguridad. Para hacer este tipo de análisis, el módulo proporciona un acoplamiento multifísico ya preparado para calentamiento por microondas. Gracias a éste los usuarios ya no tienen que determinar qué física deben de seleccionar para resolver este problema y entonces esforzarse en decidir qué contornos se acoplan entre sí; el software automatiza este proceso con unos pocos clics de ratón.
Una característica principal del módulo RF Module es la caracterización de parámetros S/coeficientes de reflexión-transmisión. Para una geometría dada y un conjunto de físicas, los usuario pueden determinar estos valores sobre un amplio rango de frecuencias. Este análisis de parámetros S, es ideal para guías de ondas, antenas, filtros, acopladores direccionales, conmutadores, amplificadores de microondas, líneas de transmisión, y redes de ajuste de impedancias.
SECTORES
Las funcionalidades de RF Module están muy indicadas para un amplio rango de aplicaciones entre las que se incluyen el diseño y análisis de:
- Antenas
- Guías de onda de microondas
- Guías de onda coplanares (CPW) y microtiras o microstrips
- Filtros de cavidad
- Componentes de microondas de alta potencia
- Problemas de dispersión en láseres y óptica
- Dispositivos de almacenamiento magnetoóptico
- Espejos dieléctricos
- Rejillas de Bragg
- Guías de onda Terahertz
- Guías de onda y filtros ópticos
- Guías de onda de cristal fotónico
Para ayudar a los usuarios a aprender la aplicación del RF Module en estas y otras áreas de aplicación, el software proporciona una Librería de Modelos (Model Library) con más de 25 ejemplos del mundo real. Un ejemplo típico optimiza el diseño de un filtro de microondas teniendo en cuenta los cambios del material y la forma geométrica inducidos por tensiones térmicas; otro examina el funcionamiento de un horno de microondas con disipación de calor en la comida. Cada modelo tiene una descripción técnica detallada de la física involucrada además de instrucciones paso a paso sobre cómo creara el modelo. De esta manera los usuarios no sólo obtienen el conocimiento del personal de ingeniería de COMSOL para aprender cómo aplicar el software a una aplicación en particular sino que pueden abrir esos modelos para obtener unos valiosos conceptos iniciales para sus trabajo de modelado.
VERSIONES
6.3
NOVEDADES
Esta versión incorpora una interfaz para calcular parámetros RLGC para líneas de transmisión multiconductoras. Además, un nuevo gráfico logarítmico predeterminado ofrece una visualización intuitiva, mientras que varios modelos de ejemplo se han ampliado para incluir análisis de cuantificación de incertidumbre, lo que muestra cómo tener en cuenta la solidez y la fiabilidad de los análisis de RF.
Nueva interfaz multifísica predefinida para el análisis de parámetros de líneas de transmisión
La nueva interfaz Transmission Line, RLGC Parameters se utiliza para calcular parámetros de línea de transmisión multiconductor, incluida la resistencia en serie, la inductancia, la conductancia en derivación y la capacitancia por unidad de longitud, así como la impedancia característica y la constante de propagación. Esta interfaz combina las interfaces Electric Currents y Magnetic Fields para el modelado del dominio de la frecuencia, lo que permite el análisis 2D de secciones transversales de línea de transmisión. El nuevo modelo tutorial Transmission Line Parameters of a Coaxial Cable muestra esta interfaz.
Gráfico de superficie del potencial eléctrico y gráfico de línea de corriente del campo eléctrico de un cable coaxial.
Nuevo gráfico predeterminado para una visualización más intuitiva
Se ha añadido un nuevo gráfico predeterminado, Electric Field, Logarithmic, a la interfaz Electromagnetic Waves, Frequency Domain. Este gráfico se basa en las características de las funciones físicas y las selecciones del modelo y utiliza una escala logarítmica para proporcionar una visualización más intuitiva de la disminución de la intensidad del campo. También enfatiza las superficies conductoras a través de la perspectiva que mejora la percepción 3D. Todos los modelos de tutoriales 3D calculados con una interfaz Electromagnetic Waves, Frequency Domain y un estudio de dominio de frecuencia Frequency Domain se han actualizado para mostrar este nuevo gráfico.
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Los nuevos gráficos predeterminados de un modelo tutorial de acoplador de línea de derivación y un modelo tutorial de divisor de potencia de Wilkinson. |
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Cuantificación de la incertidumbre de los componentes de microondas
La biblioteca de aplicaciones del módulo RF se ha ampliado para introducir la cuantificación de la incertidumbre en los dispositivos de microondas, examinando cómo las variaciones en los parámetros de entrada, como las propiedades del material o las variaciones geométricas, afectan el rendimiento del dispositivo en términos del parámetro S. El análisis incluye un estudio de selección para identificar qué parámetros influyen de forma más significativa en las métricas de rendimiento clave. También evalúa los efectos relativos de estos parámetros y sus interacciones en el análisis de sensibilidad. El análisis de fiabilidad evalúa la solidez del diseño final con respecto a las variaciones en los parámetros de diseño al determinar la probabilidad de alcanzar los criterios de rendimiento especificados. Los modelos del tutorial Bow-Tie Antenna Optimization y Uncertainty Quantification Study for a Microstrip Patch Antenna muestran esta nueva funcionalidad.
Un análisis de cuantificación de incertidumbre realizado en una antena de parche microstrip.
Condición de contorno coincidente añadida a la interfaz de dominio de frecuencia de ondas electromagnéticas
Se ha añadido la función Matched Boundary Condition a la interfaz de Electromagnetic Waves, Frequency Domain, lo que hace que los límites sean transparentes para las ondas con una dirección de dispersión conocida, lo que minimiza las reflexiones. En los escenarios con un campo incidente, se puede utilizar un subnodo Reference Point para definir la fase de la onda incidente.
Nuevos modelos tutoriales
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Bow Tie Antenna Optimization*
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Mesh Adaptation Study for a Microstrip Patch Antenna
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Uncertainty Quantification Study for a Microstrip Patch Antenna*
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Rotating Microwave Oven with Phase Transition
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Dielectric Resonator Antenna
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6.2
NOVEDADES
Nueva condición de contorno añadida a la interfaz Electromagnetics Waves, Frequency Domain
Se ha integrado una nueva funcionalidad Cable Shield en la interfaz Electromagnetic Waves, Frequency Domain. Esta funcionalidad permite la simulación eficiente de apantallamientos intricados como los trenzados o perforados, utilizando una condición de contorno optimizada que reduce las demandas computacionales.
Un blindaje trenzado (basado en el modelo de Vance) modelado utilizando la condición de contorno Cable Shield.
Mejoras de rendimiento para la interfaz Electromagnetic Waves, Boundary Elements
En la configuración de la interfaz Electromagnetic Waves, Boundary Elements ahora es posible seleccionar planos de simetría pra reducir el tiempo de cálculo. La configuración de simetría también controla los cálculos de campo lejano y el mallado controlado por la física. El nuevo modelo RCS of a Metallic Sphere Using the Boundary Element Method (RF) muestra esta funcionalidad.
Además, las simulaciones del método de elementos de contorno (BEM) en clústeres son hasta 2,5 veces más rápidas que en versiones anteriores. Si también incluye el efecto de reducir el modelo usando un plano de simetría, los tiempos de simulación son hasta 4 veces más rápidos. Además, se ha mejorado significativamente el equilibrio de carga y memoria para los modelos BEM que se ejecutan en clústeres.
Cálculo de la sección transversal del radar biestático (RCS), aspecto frontal, utilizando un modelo de tamaño medio soportado por un plano de simetría de conductor magnético perfecto (PMC).
Funciones nuevas y mejoradas en la interfaz Electromagnetic Waves, Boundary Elements
Las condiciones Impedance Boundary Condition y Layered Impedance Boundary Condition se han añadido a la interfaz Electromagnetic Waves, Boundary Elements. Estas condiciones de contorno manejan dominios exteriores metálicos y dominios exteriores metálicos cubiertos por una estructura en capas, respectivamente. Puede verse esta nueva incorporación en el modelo tutorial Modeling of Dipole Antenna Array Using the Boundary Element Method.
La característica predeterminada, Wave Equation, Electric, ahora incluye todas las opciones estándar del modelo de Electric displacement field, como Relative permittivity, Refractive Index, Dielectric Loss, etc. Esto simplifica el uso de diferentes materiales y admite diferentes modelos de materiales.
Para caracterizar las superficies metálicas de un conjunto de antenas dipolo con conductividad finita, se aplica la condición de contorno de impedancia.
Nuevo modelo de campo de desplazamiento eléctrico
Para la interfaz Electromagnetic Waves, Frequency Domain y la interfaz Electromagnetic Waves, Boundary Elements, se dispone de un nuevo modelo de desplazamiento eléctrico Wideband Debye model en la funcionalidad Wave Equation, Electric. Este modelo puede utilizarse para describir con precisión pérdidas y efectos dispersivos en sustratos de PCB.
Valores de permitividad relativa y tangente de pérdida de un material, evaluados en un rango de 10 Hz a 10 GHz, que se caracterizan utilizando el modelo de desplazamiento de campo eléctrico de banda ancha Debye.
Conductividad eléctrica añadida a los modelos de dispersión de Drude-Lorentz y Debye
Los modelos de dispersión Drude-Lorentz y Debye ahora tienen flexibilidad adicional, lo que permite una entrada separada de la conductividad eléctrica.
Elementos de orden superior
En esta versión, ahora se pueden utilizar elementos curl de hasta séptimo orden en las interfaces Electromagnetic Waves, Frequency Domain y Electromagnetic Waves, Transient.
Simetría cíclica para condición periódica
Se ha añadido Cyclic symmetry como una opción de periodicidad a la funcionalidad Periodic Condition. Esta opción proporciona la capacidad de realizar simulaciones de un sector de un modelo cíclicamente simétrico, completo, en oposición al modelo completo, reduciendo tiempo de cálculo.
El campo eléctrico en dirección radial para dipolos eléctricos dispuestos cíclicamente. El gráfico de la izquierda muestra la solución completa y el gráfico del medio muestra una revolución completa de los resultados de la simulación para un solo sector (el gráfico más a la derecha). Se utilizó un conjunto de datos del sector en el gráfico central para lograr la generación de datos.
Malla controlada por la física en el dominio del tiempo
Las interfaces en el dominio del tiempo, Electromagnetic Waves, Transient y Electromagnetic Waves, Time Explicit ahora brindan sugerencias de malla controladas por la física basadas en el contenido de frecuencia o longitud de onda de una simulación.
El tamaño máximo de malla está determinado por la frecuencia de interés primario.
Factor de matriz uniforme hexagonal
El factor de matriz uniforme hexagonal estima rápidamente el diagrama de radiación de campo lejano de arrays de antenas en una rejilla triangular. En la versión 6.2, los arrays de antenas hexagonales proporcionan lóbulos laterales más bajos, un rendimiento más robusto con mejor resolución, menor ruido espacial y una cobertura más amplia.
Se puede estimar rápidamente un conjunto de antenas de 169 elementos mediante un modelo periódico de celda unitaria combinado con el nuevo factor de conjunto uniforme hexagonal.
Variables de norma instantáneas para cantidades vectoriales
Hay nuevas variables que se pueden añadir al formulario phys.normXi = sqrt(real(X x)^2+real(Xy)^2+real(Xz)^2), donde phys es un marcador de posición para cualquier etiqueta física, como ewfd, y X es un marcador de posición para una cantidad física, como un campo eléctrico (E), un campo magnético (H), etc. Estas variables son especialmente útiles al visualizar ondas vectoriales armónicas en el tiempo.
Impedancia de superficie definida por el usuario
En las funciones Impedance Boundary Condition y Layered Impedance Boundary Condition, ahora es posible introducir directamente una impedancia de superficie. Anteriormente, la impedancia de la superficie se calculaba indirectamente a partir de las propiedades del material definidas en el límite o en la configuración de las entidades. Esto simplifica el proceso de modelado para problemas en los que es menos relevante utilizar materiales reales para modelar el dominio exterior.
Parametrización automática de rutas para aplicaciones de rayos y descargas electrostáticas (ESD)
La función Edge Current en la interfaz Electromagnetic Waves, Transient puede determinar adaptativamente una ruta parametrizada basada en la forma única de la geometría seleccionada. Esta mejora simplifica el proceso de modelado para aplicaciones de rayos y descargas electrostáticas.
En la función Edge Current, la ruta parametrizada de una forma arbitraria de un canal de rayos está configurada para que sea automática.
Tipo de puerto concentrado controlado por arista de referencia
La función Lumped Port ahora incluye un tipo Reference-edge controlled. Esta opción se puede utilizar para designar selecciones de aristas adicionales, asegurando la dirección adecuada del flujo de voltaje entre dos límites conductores donde se coloca un puerto concentrado.
La dirección de las flechas en la selección auxiliar ayuda a los usuarios a verificar la dirección del flujo de voltaje antes del cálculo.
Opciones de materiales mejoradas para aplicaciones de ondas milimétricas
La biblioteca de materiales de RF se ha ampliado para incluir:
- Alumina Ribbon Ceramic de Corning Incorporated
- WavePro® WP025LDf, WavePro® WP025, WavePro® WP030, WavePro® WP050, WavePro® WP108, WavePro® WP120, y WavePro® WP150 de Garlock
- Radix™ Printable Dielectric por Rogers Corporation
- Zetamix Ɛ Filaments, White Zirconia Zetamix Filament, y Alumina Zetamix Filament, procedentes de Zetamix
Diagrama de radiación de una lente de Fresnel, impulsada por una antena de bocina circular, utilizando Zetamix Ɛ Filament Ɛ=2,2 como material de la lente.
Constante dieléctrica efectiva controlable a través de estructuras giroides. Al emplear el dieléctrico imprimible Radix™ con una permitividad relativa de 2,8, se puede lograr un valor de permitividad de 1,5 en el diseño poroso proporcionado.
Ganancia mejorada de una antena de apertura utilizando una lente dieléctrica de politetrafluoroetileno (PTFE) rellena de cerámica, elaborada a partir del material dieléctrico de bajas pérdidas WavePro® WP025LDf.
Evaluación de la tasa de absorción específica (SAR) para masa de 1 gy 10 g
En la interfaz de Electromagnetic Waves, Frequency Domain, la funcionalidad Specific Absorption Rate se ha ampliado para modelar las interacciones electromagnéticas con tejidos biológicos. Después del cálculo, esta funcionalidad porporciona variables de resultado SAR predefinidas para exposición a tejidos. Estas variables representan valores SAR para masas de tejido de 1g y 10g y son comunmente utilizadas en aplicaciones industriales para medir los niveles de exposición a la radiación.
El modelo SAR ofa a Human Head Next to a Wi-Fi Antenna muestra esta nueva actualización./p>
La función Specific Absorption Rate proporciona variables de resultados predefinidas para visualizar y evaluar tanto SAR 1g y SAR 10g.
Nuevos modelos tutoriales
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RCS of a Metallic Sphere Using the Boundary Element Method |
Lightning Surge on a Power Transmission Tower |
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Lightning Surge Analysis of an Offshore Wind Farm |
Modeling of a Dipole Antenna Array Using the Boundary Element Method |
6.1
NOVEDADES
Los usuarios del módulo RF Module encontrarán en la versión 6.1 nuevas funcionalidades para descargas electrostáticas y pulsos de rayos, la capacidad de definir rápidamente contornos conductivos haciendo clic en dominios y mejoras de usabilidad para una variedad de características de utilidad y funcionalidades.
Descarga electrostática y pulsos de rayos
Las descargas electrostáticas (ESD) y los rayos pueden tener efectos perjudiciales en los componentes electrónicos. Por lo tanto, el modelado de ESD y rayos es de gran importancia en muchas industrias. Tanto la función de Puerto concentrado como la de Corriente de arista en la interfaz Ondas electromagnéticas, transitorio ahora admiten funciones de pulso temporal predefinidas y parametrizadas que a menudo se usan para describir ESD y rayos. Para facilitar la inspección, las formas de pulso se pueden trazar instantáneamente antes de ejecutar la simulación para garantizar que los parámetros de función elegidos sean adecuados.
Una visualización del efecto que tiene la descarga electrostática en una placa de circuito. El modelo de cuerpo humano extendido en la función de puerto concentrado transitorio describe múltiples picos de corriente dentro de un marco de tiempo corto.
Funcionalidad de puerto concentrado en la interfaz Ondas electromagnéticas, elementos de contorno
La funcionalidad de Puerto concentrado se utiliza de forma ubicua para excitar y terminar antenas, líneas de transmisión y otros dispositivos cuando se utiliza la interfaz de Ondas electromagnéticas, dominio de la frecuencia. Esta funcionalidad ahora está disponible en la interfaz Electromagnetic Waves, Boundary Elements e incluye los tipos de puerto concentrado Coaxial, Definido por el usuario, Vía y Uniforme.
La componente x de polarización dominante del campo eléctrico y el diagrama de radación de campo lejano de un array de antenas dipolo de media onda de 15x2. Cada elemento de la antena está excitado con el tipo de puerto concentrado definido por el usuario.
Dispersor dieléctrico en la interfaz de ondas electromagnéticas, elementos de contorno
La interacción de ondas electromagnéticas con objetos dieléctricos ahora está soportada con el método de los elementos de contorno, incluyendo el cálculo de las propiedades de dispersión en campo lejano asociadas. Esta nueva funcionalidad está disponible en la interfaz Electromagnetic Waves, Boundary Elements. Requiere añadir un nodo Ecuación de onda eléctrica a cada dominio de dispersor dieléctrico. Además, se puede añadir un nodo de Cálculo de campo lejano para evaluar cantidades de campo lejano, como el diagrama de radiación.
Condición de contorno de impedancia por capas
Una nueva funcionalidad permite modelar múltiples capas finas sobre un sustrato con poca profundidad de efecto pelicular como capas dieléctricas finas sobre una superficie metálica. Estas capas finas pueden describirse utilizando la funcionalidad Layered Impedance Boundary Condition, disponible en la interfaz Ondas electromagnéticas, dominio de la frecuencia. Requiere combinar un Material en capas en el nodo global Materiales y un Enlace de material en capas en el nodo Materiales.
Campo de fondo Onda plana polarizada linealmente en simetría axial 2D
El tipo de onda de fondo Onda plana linealmente polarizada con polarización arbitraria y ángulo de incidencia, ahora está disponible para simetría axial 2D y utiliza un método de expansión. Es adecuado para modelar la dispersión de cuerpos de revolución bajo excitación de onda plana. Cuando se compara con el modelado del mismo problema en 3D, el modelo axisimétrico 2D utiliza significativamente mucha menos memoria y tiempo, especialmente para dispersores eléctricamente grandes, y facilita el uso de una malla más densa para mejorar la precisión. Al utilizar el campo de fondo Onda plana linealmente polarizada en simetría axial 2D, se añade automáticamente un barrido auxiliar del número de modo acimutal. Para construir la solución completa, se require la suma en postprocesado sobre la contribución de cada modo acimutal. Puede verse esta funcionalidad en el nuevo modelo tutorial "Cloaking of a Cylindrical Scatter with Graphene (RF)".
Grafica del campo de modo de puerto analítico antes del cálculo
Los campos de modo de los tipos de puerto Rectangular, Circular y Coaxial se describen mediante funciones analíticas. En esta versión, estos tipos de modos de puerto se pueden previsualizar antes de ejecutar las simulaciones, con la condición de que los límites del puerto sean paralelos a los ejes principales.
La configuración del puerto y el campo para el modo TE 10 rectangular. El botón Gráfico se encuentra junto al cuadro combinado Tipo de modo.
Mejor experiencia de usuario para la asignación de dominios conductivos
Cuando los dominios están llenos de materiales altamente conductores, por lo general no es necesario modelarlos explícitamente. Más bien deben modelarse sus contornos. Las condiciones de contorno de Conductor eléctrico perfecto (sin pérdidas) y la Condición de contorno de impedancia (con pérdidas) se pueden aplicar a los contornos de un dominio conductor, con el interior del dominio eliminado. Cuando el dominio conductivo contiene muchos contornos, a menudo es engorroso aplicar la condición de contorno a todos ellos individualmente. En la versión 6.1, las nuevas conidiciones de dominio Condición de contorno de impedancia y Conductor eléctrico perfecto se pueden aplicar directamente al dominio conductor sin tener que ubicar todos los contornos o eliminar manualmente el interior. Las funciones de dominio conductivo están disponibles en los siguientes modelos: car_emiemc, dipole_antenna, dipole_antenna_balun y double_ridged_horn_antenna.
Las superficies conductoras exteriores de un arnés de cables y cajas se especifican seleccionando dominios volumétricos mediante la función Perfect Electric Conductor.
Calculadora de efecto pelicular
Puede utilizarse una nueva funcionalidad Skin Depth Calculator para calcular la profundidad del efecto pelicular, que se puede definir por la conductividad eléctrica o la resistividad de un material. Esto puede ayudar para determinar si la aplicación de una condición de contorno particular es adecuada. La calculadora de efecto pelicular está disponible en la configuración de las funcionalidades Condición de contorno de impedancia, Condición de contorno de transición, Condición de contorno de impedancia en capas y Condición de contorno de transición en capas.
Nueva funcionalidad de simetría plana fácil de utilizar
La funcionalidad Plano de simetría simplifica la definición de planos de simetría de conductor eléctrico perfecto (PEC) y conductor magnético perfecto (PMC). Esta función se utiliza en lugar de las condiciones de contorno Perfect Electric Conductor y Perfect Magnetic Conductor cuando se reduce el tamaño del modelo por consideraciones de simetría. Además, la información sobre el tipo y la ubicación de las características del plano de simetría se utiliza al calcular campos lejanos y al definir campos de modo de Puerto analítico e impedancia de Puerto concentrado. Puede verse esta nueva función en el modelo "Microwave Oven" existente.
La utilización de nodos Symmetry Plane y el campo eléctrico y distribución de calor calculados en el modelo tutorial Microwave Oven.
Conjunto de datos Factor Array para evaluación rápida del rendimiento de un array de antenas
La visualización de un conjunto de antenas virtuales se puede realizar combinando la función de factor de array y el campo lejano de una sola antena. Este proceso a menudo requiere una expresión larga, pero ahora es más fácil de utilizar con el nuevo conjunto de datos Array Factor. Todos los argumentos de entrada en la función de array se pueden añadir intuitivamente al conjunto de datos Arrat Factor. Cuando se utiliza una expresión simple de diagrama de radiación o de campo lejano de antena única en un gráfico de diagrama de radiación mientras el conjunto de datos está configurado para Array Factor, se combinarán automáticamente la expresión y la función del factor de array, y generará un diagrama de radiación de array virtual. Esta función puede verse en los modelos "Microstrip Patch Antenna" y "Modeling of a Phased Array Antenna".
El conjunto de datos de Array Factor requiere el tamaño del array, el cambio de fase para la dirección del haz, el desplazamiento o espaciado entre los elementos del array en términos de longitud de onda y la función aplicada a una expresión de campo lejano de antena única.
Refinamiento rápido de malla en contornos de cálculo de campo lejano
En la configuración de la malla controlada por la física de la interfaz Ondas electromagnéticas, dominio de la frecuencia se proporciona una casilla de verificación Add far-field boundary layers. Cuando se selecciona esta opción se crea una malla de capa límite con un grosor de 1/40 del tamaño de malla máximo predeterminado en los límites de cálculo de campo lejano adyacentes a la selección de condiciones de límite de dispersión o capas perfectamente adaptadas. Esto ayuda a obtener resultados de análisis de campo lejano más precisos, como la potencia radiada total (
La malla de la capa límite (rojo oscuro) se genera en los contornos comunes entre las capas perfectamente adaptadas y el dominio de campo lejano cuando se marca la opción Add far-field boundary layers.
Red de cuatro puertos
La interfaz de Ondas electromagnéticas, dominio de frecuencia ahora incluye la condición de contorno de Four-Port Network, que caracteriza la respuesta de un componente de red de cuatro puertos utilizando parámetros S. Puede importarse un archivo Touchstone para describir, a través de contornos de cuatro puertos, el comportamiento físico y la respuesta de un dispositivo o sistema de cuatro puertos sin abordar una geometría complicada.
Un dispositivo complicado de cuatro puertos se puede reducir a una simple función de red de cuatro puertos donde el dispositivo se caracteriza con una importación de archivos Touchstone.
Acoplamiento multifísicos Método de elementos finitos (FEM)- Método de elementos de contorno (BEM)
Una nueva funcionalidad de acoplamiento FEM-BEM simplifica la configuración de modelos híbridos FEM-BEM para ondas electromagnéticas. Está disponible en el Model Wizard como una interfaz multifísica de Electromagnetic Waves, FEM-BEM, que combina las interfaces de Ondas electromagnéticas, dominio de frecuencia y Electromagnetic Waves, Boundary Elements con una nueva funcionalidad de acoplamiento multifísico Electric Field Coupling.
Formulación upwind flux
El parámetro Flux type nodo Ecuaciones de onda para la interfaz Ondas electromagnéticas, tiempo explícito ahora también incluye una opción de flujo contra el viento Upwind flux. Esta opción se puede usar para mejorar los cálculos de parámetros S que pueden tener poca precisión debido a la sobredisipación alrededor de los bordes del conductor eléctrico perfecto (PEC), que puede ocurrir cuando se usan los parámetros de flujo predeterminados de Lax-Friedrichs.
La ventana Ajustes para el nodo Ecuaciones de onda, que muestra la nueva opción Upwind flux para el parámetro Flux Type. La formulación de flujo contra el viento (gráfico 1) ayuda a suprimir la sobredisipación (gráfico 2) alrededor de los bordes afilados de PEC.
Opción de puerto de formulación débil
Cuando se expande el campo eléctrico en un contorno de puerto, la nueva formulación de puerto Weak añade una variable dependiente escalar para el coeficiente de expansión (el parámetro S) y entonces resuleve los parámetros S y el campo eléctrico tangencial en los contornos utilizando únicamente una expresión débil. Como no se utilizan restricciones, esta formulación elimina completamente el paso de eliminación de restricciones cuando resuelve, lo que lleva a cálculos más eficientes. Esta nueva formulación de puerto reemplaza a la formulación de puerto libre de restricciones que se introdujo en la versión 6.0.
Formulación covariante en simetría axial 2D
En la formulación axisimétrica 2D, es beneficioso formular la variable dependiente fuera de plano como
lo que se conoce como Formulación covariante. Aquí Ψ es la variable dependiente y r es la coordenada radial. La componente de campo eléctrico fuera de plano se calcula como
La formulación covariante tiene un rendimiento mejor en términos de estabilidad numérica y precisión. En comparación con versiones anteriores, las simulaciones de frecuencias propias pueden devolver menores frecuencias propias; sin embargo, las soluciones devueltas tienen mejor precisión, y se obtienen menos soluciones espúreas.
Esta formulación se utiliza en todos los tipos de estudio excepto en el Análisis de modos y Análisis de modo de contorno.
Mejora de rendimiento para el barrido de frecuencia adaptativo
El paso de estudio Barrido adaptativo de frecuencia se ha optimizado para análisis donde la salida de campo se almacena únicamente para una selección, como un dominio o contorno. Esto es útil, por ejemplo, para puertos en aplicaciones de filtros. La mejora de rendimiento para este tipo de barrido es de hasta el 25%. La ganancia de rendimiento es incluso mayor para aplicaciones donde se requieren resultados con muy alta resolución.
Una comparación de parámetros S entre un barrido normal y la salida de alta resolución de un barrido de frecuencia adaptativo para el modelo de filtro iris en guía de ondas, disponible en la biblioteca de aplicaciones del módulo RF.
Nuevos modelos tutoriales
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Lightning-Induced Voltage of a Wire in an Airplane |
Electrostatic Discharge (ESD) Test of a PCB |
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Lightning-Induced Voltage of an Overhead Line Over Lossy Ground |
Cloaking of a Cylindrical Scatterer with Graphene |
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Modeling of a Differential Microstrip Line |
6
NOVEDADES
La versión 6.0 introduce una nueva interfaz física basada en el método de los elementos límite, un paso de estudio especializado para adaptación de malla y nuevos modelos tutoriales que analizan estructuras de guía de onda coplanar (CPW).
Electromagnetic Wave, Boundary Elements
Cuando se modelan las propiedades de dispersión de objetos, se evalúan los campos eléctricos lejos del dispersor, o campos lejanos de una antena localizada en una plataforma eléctricamente grande, la formulación basada en el método de los elementos de contorno o elementos límite (BEM) puede mejorar la eficiencia de cálculo. La nueva interfaz física llamada Electromagnetic Waves, Boundary Elements resuelve la ecuación de Helmholtz vectorial para propiedades de material constantes-definidos a trozos con el el campo eléctrico como variable dependiente. BEM puede acoplarse al método de los elementos finitos (FEM), lo que se llama BEM-FEM híbrido, para calcular el campo e interacción con otros objetos conductivos fuera de los dominios FEM. El nuevo modelo tutorial FEM–BEM Coupling of a Microstrip Patch Antenna muestra esta nueva interfaz.
Acoplamiento FEM–BEM de una antena Wi-Fi de 850 MHz localizada en el fuselaje de un avión: Se visualiza el diagrama de radiación de campo lejano, la densidad de corriente de superficie en el avión y un gráfico de superficie de la componente z de un campo eléctrico en un conjunto de datos en una rejilla 3D.
Paso de estudio de adaptación de malla
Un nuevo estudio Dominio de la frecuencia, Malla adaptativa RF facilita el flujo de trabajo cuando se configura adaptación de malla para el modelado de antenas y circuitos de microondas y ondas milimétricas. Este paso de estudio dedicado automáticamente proporciona los ajustes del resolvedor necesarios. Por razones de eficiencia, se utiliza discretización de elemento lineal en el proceso adaptativo. En un paso siguiente, normalmente se utiliza un barrido de frecuencia para caracterizar el dispositivo bajo test. Para este subsecuente paso pueden utilizarse elementos lineales o elementos de mayor orden.
Malla controlada por la física mejorada en aristas conductivas
Los campos eléctricos fuertes tienden a estar confinados alrededor de aristas de contornos conductivos. Una malla más fina alrededor de estas aristas puede ayudar a que una simulación analice con precisión el comportamiento de resonancia de un dispositivo en el dominio de la frecuencia. Cuando se utiliza una malla contralada por la física una nueva opción de Refinamiento de aristas conductivas rápidamente identifica las aristas exteriores de contornos del camino de la señal configurados por conductores perfectamente eléctricos o condiciones de contorno de transición y aplica el tamaño de malla especificado por el usuario. Esta técnica puede utilizarse como alternativa al mallado adaptativo. Puede verse esta nueva opción en el modelo tutorial Coplanar Waveguide Bandpass Filter así como en dos nuevos modelos tutoriales, Modeling of a CPW Using Numeric TEM Ports y Modeling of a Grounded CPW Using Numeric TEM Ports.
La malla sobre las aristas de líneas microtira en el acoplador direccional se refina por el tamaño relativo al tamaño de malla máximo por defecto.
Relación constitutiva magnética curva B-H
Una nueva opción de Relación constitutiva, curva B-H se ha añadido para modelar fenómenos magnéticos no lineales. Las propiedades del material de la Biblioteca de Materiales Magnéticos no lineales, disponible con el módulo RF, pueden utilizarse para relacionar el campo magnético y la densidad de flujo magnético. Los datos de la curva B-H curve de la biblioteca de materiales se proporcionan como funciones de interpolación para la curva de magnetización sin efectos de histéresis. El efecto de descarga electrostática en un dispositivo de ferrita pued ser estudiado para identificar la generación de ruido RF indeseable.
Red de tres puertos
La interfaz Ondas electromagnéticas, dominio de la frecuencia ahora dispone de una condición de contorno Red de tres puertos que caracteriza la respuesta de un componente de red de tres puertos utilizando parámetros S. Se puede importar un archivo Touchstone para describir el comportamiento físico y la respuesta de un dispositivo o sistema de tres puertos a través de contornos de tres puertos sin tener que tratar una geometría complicada.
Contribución de Laplace desplazada en niveles multirejilla
Si ninguna característica geométrica tiene un tamaño menor que media longitud de onda y la frecuencia de trabajo es alta, modelar con un elemento de orden más alto, como una discretización con elementos cúbicos, es beneficioso para un cálculo más rápido. La eficiencia de cálculo puede mejorarse más aún si selecciona la casilla de la contribución Shifted Laplace sobre niveles multirejilla bajo los ajustes del estudio Multigrid.
Sugerencia de resolvedor iterativo para estructuras periódicas
Los problemas periódicos típicos se resuelven con un resolvedor directo. Sin embargo, el resolvedor directo consume mucha memoria cuando el tamaño de la celda unidad periódica no es inferior a la longitud de onda. En este caso, es mejor cambiar al Resolvedor iterativo sugerido para acabar el cálculo más rápido con menos uso de memoria.
La nueva sugerencia de resolvedor iterativo da una mejora de rendimiento significativa para estructuras periódicas.
Layered Transition Boundary Condition
Múltiples capas delgadas, como la pista de cobre bañado en oro en la placa de circuito o una incidencia cercana a la normal en un recubrimiento antirreflectante de una lente óptica, se pueden describir mediante la nueva funcionalidad de Condición de contorno de transición en capas. Requiere combinar esta condición de contorno con la función Material en capas en los materiales globales y la función Enlace de material en capas en el nodo Materiales del componente. Esta nueva característica se muestra en el modelo de tutorial Rat-Race Coupler.
La nueva condición de límite de transición en capas utilizada en el modelo tutorial Rat-Race Coupler.
Formulación de puerto libre de restricciones
El uso de la opción Puertos libres de restricciones está disponible para calcular los coeficientes de expansión como integral de superposición, mientras que en la formulación de puerto por defecto, los coeficientes de expansión (o parámetros S) se calculan añadiendo una variable dependiente escalar para cada coeficiente y entonces añadiendo una restricción para fortalecer la expansión de la serie. Esta nueva opción puede ser ventajosa cuando se utilizan muchos puertos, ya que no requiere eliminación de restricciones.
Punto de referencia de eje de simetría
Una nueva funcionalidad de Punto de referencia de eje de simetría ayuda a definir campos de entrada de haz Gaussiano en simetrías axial 2D. Se añade a los nodos de Condición de contorno de dispersión o el de Condición de contorno adaptada como un subnodo por defecto cuando se define un campo incidente. La funcionalidad Punto de referencia de eje de simetría define una posición de referencia en el punto de intersección entre la selección del contorno del nod padre y el eje de simetría.
Symmetry Axis Reference es un subnodo del Scattering Boundary Condition. En la ventana Gráficos, el punto de referencia se indica como un punto azul sobre el eje de simetria r = 0.
Gráficos por defecto para campos de modo de puerto numérico
Para simplificar la inspección de los campos de modo puerto, ahora se crean automáticamente cuando se utilizan tipos de puerto Numérico. Puede verse este gráfico por defecto en los modelos tutorial Modeling of a CPW Using Numeric TEM Ports y Waveguide Adapter.
Coeficientes de reflexión con excitaciones múltiples
Cuando se excitan todos los puertos, como en antenas en fase, es posible calcular el coeficiente de reflexión en cada puerto excitado que incluye la desadaptación de impedancia además del acople con los puertos activos adyacentes.
Nuevos modelos tutoriales
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Modeling of a CPW Using Numeric TEM Ports |
Modeling of a Grounded CPW Using Numeric TEM Ports |
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FEM–BEM Coupling of a Microstrip Patch Antenna |
Wi-Fi Booster Yagi–Uda Antenna |
5.6
NOVEDADES
Análisis rápido de RCS de un objeto conductivo con forma convexa
Cuando la fomra de un objeto dispersivo es convexa, como una esfera, se puede utilizar la nueva interfaz Ondas electromagnéticas, dispersión asintótica para correr estudios rápidos de la respuesta en campo lejano de un objeto 3D o 2D a un campo de fondo dado. El método de dispersión asintótico también dará respuestas aproximadas para clases más generales de objetos. La interfaz física configura un campo de fondo eléctrico de superficies para la transormación de campo lejano, utilizando la fórmula Stratton-Chu, realizada en postprocesado. Puede ver esl uso de esta nueva interfaz en el modelo "Fast Asymptotic RCS Analysis of a Conductive Sphere".
El campo de fondo incidente en la superficies de una esfera PEC se grafica con el patrón RCS 3D que es parcialmente transparente.
Resolver barridos de puerto rápidos
El nuevo paso de estudio, Barrido de fuente de dominio de frecuencia, se utiliza para correr un estudio de dominio de la frecuencia que es un barrido entre puertos y puertos concentrados al calcular la matriz de parámetros S completa. Los ajustes para este paso de estudio son parecidos a los del paso de etudio en el Dominio de la frecuencia, y mucho más sencillos que el tradicional barrido de puertos, que requiere un estudio de barrido paramétrico. Puede verse esta nueva funcionalidad en el modelo "H-Bend Waveguide 2D".
Mejora de puertos
El tipo de puerto transversal electromagnético (TEM) que soporta los límites del potencial eléctrico definido por el usuario y tierra, ahora está disponible en modelos 2D y 2D axisimétricos. También es posible el cálculo de impedancia TEM numérica sin definir la línea de integración del campo magnético para la corriente. La impedancia del puerto se calcula utilizando el flujo de potencia media en el contorno del puerto, y la tensión se calcula por integración lineal del campo eléctrico. Finalmente, la excitación del puerto concentrado ahora puede configurarse por potencia de entrada.
Uso mejorado del estudio de frecuencias propias
El estudio de frecuencias propias se ha actualizado para reducir el número de pasos de modeladoy mejorar su uso. Después de la simulación de frecuencias propias, las frecuencias propias y el factor Q son automáticamente evaluados y presentados en una tabla.
Partes adicionales por Signal Microwave
Se han añadido cuatro nuevos conectores "edge-launch" en la biblioteca de partes de RF, proporcionados por Signal Microwave.
Conectores Edge-launch ELF110-001, ELF110-002, ELFT40-001 y ELFT40-002.
Tipo de gráfico de polarización
El tipo de gráfico Polarización representa el estado de polarización para los diferentes órdenes de difracción vistos en una estructura periódica, como superficies selectivas en frecuencia o metamateriales. Se utiliza para gráficos por defecto cuando se incluyen puertos periódicos en la simulación, y puede añadirse manualmente al realizar postprocesado. Puede verse este nuevo tipo de gráfico utilizado en el modelo "Hexagonal Grating (Wave Optics)".
Estados de polarización para tres órdenes de difracción en el modelo Hexagonal Grating.
Ángulo de incidencia oblicuo para condición de contorno de dispersión en análisis modal
En análisis modal, la condición de contorno Dispersión ahora puede utilizar un ángulo de incidencia oblicuo. O sea, puede absorber ondas eficientemente con un vector de onda compuesto de la constante de propagación del modo dirigida tangencialmente al contorno y una componente normal remanente. Esto mejora el cálculo de pérdidas en análsisi modal para guías de onda con pérdidas. Puede verse esta nueva funcionalidad en el modelo "Leaky Modes in a Microstructured Optical Fiber".
Este gráfico muestra la normal de los campos eléctrico y magnético, tangencial y longitudinal, para uno de los dos modos tipo HE11 degenerado en una fibra óptica microstructurada.
Potencia de entrada para amplitud de haz gausiano de control
Para campos de fondo de haz gausiano y campos de entrada para condiciones de contorno de Dispersión y Adaptada, la amplitud del haz puede especificarse proporcionando la potencia de entrada. Puede verse ésto en el modelo "Self-Focusing".
Punto de referencia definido por una expresión general
La subfuncionalidad Punto de Referencia, de las condiciones de contorno de Dispersión y Adaptada ahora pueden especificarse desde una expresión de vector general. Esto simplifica parametrizar la dirección de propagación de entrada de haces gausianos para estas condiciones de contorno.
Un haz gausiano propagándose en una dirección arbitraria hacia el plano focal en el centro del círculo.
Sincronización de parámetros del material entre grupos de propiedades de material relacionados
La propiedades del material, permitividad relativa, el índice de refracción, la tangente de pérdidas, y pérdidas dieléctricas pueden sincronizar los parámetrod del material entre grupos. Así, si se añade un material y se especifica por el grupo de propiedades de material del índice de refracción, el ajuste de Campo de desplazamiento eléctrico en el nodo Ecuación de onda, eléctrico ahora puede ser cualquiera de los modelos de material mencionado. Si los parámetros requeridos no están disponibles directamente en el material, los parámetros se creran utilizando una regla de sincronización.
El material laminado RO4003C™ se especifica proporcionando la parte real de la permitividad relativa, epsilonPrim, y la función de interpolación de frecuancia para el factor de disipación, tanDelta. En este ejemplo, la funconalidad Ecuación de onda, Eléctrica, solicita la permitividad relativa compleja como parámetro del material. Así, el parámetro se sincroniza de los dos disponibles parámetros de material, como se ve en la última fila de la tabla Material Contents.
Nueva función de forma espiral
Ahora está disponible el elemento finito de segundo tipo Nédélec. Este tipo de elemento, o función de forma, tiene órdenes polinómicos completos en todas las direcciones para cada componente de campo. Esto puede dar una solución a ciertos problemas de elementos finitos para órdenes de forma más bajos, o con mallas más gruesas, y también puede hacer que los campos resultantes aparezcan más suaves en el postprocesado. Puede verse esta nueva funcionalidad en el modelo "Orbital Angular Momentum Beam".
Un haz de momento angular orbital. El uso de la nueva función de forma espiral hace que el gráfico de fase se vea más suave.
Modelos tutorial actualizados mostrando funcionalidades de postprocesado útiles
Varios modelos de tutorial en la biblioteca de aplicaciones del módulo RF se han actualizado para introducir útiles herramientas de postprocesado.
| Ítem | Funcionalidad | Modelo |
| Calcula ancho de haz | Cálculo del ancho de haz de media potencia en un gráfico de diagrama de radiación | dipole_antenna |
| Subfuncionalidad de transparencia | Transparencia parcial aplicada separadamente en cada gráfico | dipoe_antenna cavity_filter_5g |
| Subfuncionalidad marcador gráfico | Punto máximo y mínimo | cylinder_orientation |
| Exportación de piedra de toque | Exportación de piedra de toque utilizando la solución guardada | couples_line_filter |
| Dos ejes y | Múltiples gráficos con dos ejes y escalados separadamente | branch_line_coupler |
Nuevos modelos tutoriales
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Thermostructural Effect of a Cavity Filter |
Basic Emission and Immunity Analysis of a Circuit Board |
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Fast Asymptotic Radar Cross-Section Analysis of a Conductive Sphere |
Modeling of a Phased Array Antenna |
5.5
NOVEDADES
Los usuarios del módulo RF Module, encontrarán en la versión 5.5 parámetros S de modo mixto, dos nuevos tipos de Puertos y una nueva funcionalidad de tasa de absorción específica. Veamos los detalles.
Tasa de absorción específica
Los usuarios de electrónica de consumo con dispositivos radiantes están expuestos a emisiones de RF, y la cantidad de exposición se caracteriza por la tasa de absorción específica o SAR. La tasa de energía RF absorbida por el tejido se representa por el valor SAR y ahora está disponible directamente como una variable de postprocesado predefinida. Esta nueva funcionalidad se muestra en el modelo SAR of a Human Head Next to a Wi-Fi Antenna.
Cálculo de SAR en una cabeza humana.
Parámetros S de modo mixto
Los parámetros S de modo mixto describen la respuesta de un circuito con puertos balanceados excitados y terminados por dos tipos de modos: modos común y diferencial. Se calculan utilizando una matriz completa de parámetros S de una red de cuatro puertos que se compone de cuatro líneas de una única terminación. Puede verse esta nueva característica en el modelo de análisis de parámetros S de modo mixto.
La ventana de Ajustes muestra la visualización de la ecuación y el esquemático de una red de cuatro puetos como se utiliza para definir los parámetros S de modo mixto. El resultado muestra el campo eléctrico y los parámetros S.
Acoplamiento de simulación de onda completa y óptica de rayos
Ahora se pueden correr simultáneamente simulaciones de onda completa y de trazado de rayos combinando la funcionalidad del Ray Optics Module con las simulaciones del RF Module. Esto permite modelado electromagnético multiescala, como analizar una guía de ondas radiando en una sala grande, donde una simulación de onda completa sería computacionalmente prohibitiva. Para facilitar este acoplamiento, se han añadido dos nuevas funcionalidades Release from Electric Field y Release from Far-Field Radiation Pattern a la interfaz Geometrical Optics en el módulo Ray Optics Module que libera rayos basándose en un campo cercano o lejano procedente de una simulación de onda completa. Pueden verse estas nuevas funcionalidades en el módulo Ray Optics with a Dipole Antenna Source (3D) y en Ray Release from a Dipole Antenna Source (2D Axisymmetric).
Nuevos tipos de puertos
Una condición de contorno de campo electromagnético transversal, Transverse electromagnetic (TEM) se utiliza típicamente en cada lado del dominio de modelado para una línea microtira o microstrip y plano de tierra. El nuevo tipo de puerto TEM se completa añadiendo subfuncionalidades de potencial eléctrico y tierra. La arista de la traza superior de la línea microstrip en el contorno del puerto TEM se establece en potencial elétrico, mientras que la arista del plano de tierra en el contorno del puerto TEM se establece a tierra.
El nuevo tipo de puerto concentrado, Via, es útil para exitar o terminar la forma cilíndrica formada por una vía en una placa de circuito. Una vía es un conductor de metal plateado dentro de un orificio cilíndrico que lleva de un lado de una placa de circuito al otro lado. Pueden verse estas nuevas funcionalidades en el modelo Modeling of Microstrip Lines with Vias.
Un nuevo modelo tutorial ilustra cómo utilizar los nuevos tipos de puerto para un dispositivo de línea microstrip con vías.
Los ajustes para el nuevo tipo de puerto concentrado para modelar vías y el campo eléctrico se muestran en un modelo de ejemplo.
Utilidad de puerto
Cuando se diseña un circuito con una estructura de alimentación de tamaño arbitrario, a menudo se pasa por alto la frecuencia de corte de una guía de ondas. Como resultado, la frecuencia no deseada puede accidentalmente formar parte de la simulación dando como resultado tiempo de solución innecesariamente largos. Ahora se puede calcular y eliminar esas frecuencias de la simulación. para la funcionalidad de Puerto Concentrado, se puede calcular la impedancia de la línea coaxial basada en una permeabilidad relativa definida por el usuario. Para la funcionalidad de Puerto, cuando se utiliza un puerto rectangular o circular, se puede calcular la frecuencia de corte de la guía de onda en función de una permeabilidad relativa definida por el usuario.
Conjunto adicional de propiedades de material
La librería de materiales dentro del módulo RF Module se ha ampliado con unos 25 materiales dieléctricos adicionales procedentes de la empresa Premix Group. Los nuevos materiales ahora pueden ser utilizados cuando se modelan dispositivos de ondas milimétricas para 5G, IoT, SatCom, radar de automoción y aplicaciones mmWave.
Funciones de Antena 3D más efectivas para modelos 2D axisimétricos
Como añadido a las funciones de norma del campo lejano disponibles anteriormente, hay disponible un nuevo conjunto de funciones de ganancia en campo lejano 3D y funciones ganancia realizada para modelos 2D axisimétricos. Estas nuevas funciones son útiles para el modelado axisimétrico de antenas con puertos circulares que tienen un número de modo azimutal positivo. Esta nueva funcionalidad hace que los modelos 2D axisimétricos sean más útiles con el fin de obtener una estimación rápida de la respuesta en campo lejano.
El patrón de campo lejano3D compuesto de un cuerpo de revolución (izquierda) y un patrón de campo lejano 3D efectivo reconstruido utilizando la función de campo lejano en un modelo 2D axisimétrico (derecha).
Graficado de Parámetros S mientras se resuelve
Cuando se genera el gráfico de resultados de Parámetros S por defecto, el gráfico ahora se actualizará a medida que una frecuencia o un barrido paramétrico progrese de una forma similar a la de una gráfico sonda. Esto es útil para evaluar el rendimiento intermedio de un modelo de gran tamaño sin tener que correr la simulación hasta su finalización.
Complementos del módulo RF Module
Como se detalla en la página de novedades destacadas de la versión de Application Builder, ahora se peuden crear aplicaciones que realicen tareas específicas para uso general y entonces cargarlas en cualquier archivo MPH en el que será aplicable. Se puede acceder a complementos ya construidos yendo a la pestaña Developer y haciendo clic en el botón Add-in Libraries.
Add-In Análisis de Parámetros S
Este complemento ayuda a encontrar el máximo, mínimo y el ancho de banda, basándose en un gráfico de parámetros S con escala en dB. Puede utilizarse botones de la barra de herramientas en la ventana de Ajustes para añadir anotaciones para los máximo, mínimo y ancho de banda calculados, o eliminar anotaciones en el gráfico 1D escogido.
El nuevo complemento para calcular varias propiedades para un barrido de parámetros S.
Complemento de exportación Touchstone
Este complemento exporta un archivo Touchstone utilizando soluciones ya disponibles. Si la solución no se calcula a partir de un barrido de puerto, el archivo Touchstone generado se basa en respuestas de parámetros S recíprocas. Se utiliza el botón de la barra de herramientas de la ventana de Configuración para exportar un archivo Touchstone, con una solución completa de parámetros S desde una solución de barrido de puertos o parámetros S recíprocos para una solución de excitación de puerto único.
Opción de entrada de haz gaussiano para condiciones de contorno de dispersión y adaptación
Las condiciones de contorno de dispersión y adaptación tienen una nueva opción para el cuadro de diálogo de Campo Incidente. La elección de la opción del haz gaussiano permite la propagación de un haz gaussiano en una dirección arbitraria. El haz gaussiano se define a partir de la fórmula paraxial del haz gaussiano. Puede verse esta nueva funcionalidad en los modelos Gaussian Beam Incident at the Brewster Angle y Self-Focusing.
El modelo Brewster Angle utiliza la opción de campo incidente de haz Gaussiano, y el resultado muestra un gráfico del campo de la simulación.
Gráficos de polarización y variables de vector de Jones
Los puertos periódicos ahora crean un gráfico de Polarization por defecto. El gráfico Polarization define el estado de la polarización para los diferentes órdenes de difracción y se basa en nuevas variables de postprocesado para elementos del vector de Jones. También, los vectores base, utilizados para definir los vectores de Jones, están disponibles para su graficado y evaluación. Puede verse esta funcionalidad en el modelo Frequency-Selective Surface, Periodic Complementary Split Ring Resonator.
Ondas evanescentes para campos de fondo de haz gaussiano
Cuando se utiliza la opción de Plane wave expansion para definir un campo de fondo de haz Gaussiano, ahora pueden incluirse ondas evanescentes en la expansión marcando la casilla Allow evanescent waves. Esta opción puede ser útil cuando se simula un haz Gaussiano muy enfocado donde el radio de la mancha focal es menor que la longitud de onda, propagándose lejos del foco.
La ventana de ajustes muestra la casilla Allow evanescent waves. Los resultados muestran el campo para un haz Gaussiano con una mancha focal de la mitad de una longitud de onda.
Puntos de referencia para condiciones de contorno de dispersión y adaptación
El atributo Reference Point ahora está disponible para las condiciones de contorno Scattering Boundary Condition y Matched Boundary Condition para las interfaces Electromagnetic Waves, Frequency Domain y Electromagnetic Waves, Beam Envelopes, cuando está activo un campo de entrada. La posición de referencia se define como la posición media de los puntos seleccionados. Esta funcionalidad es principalmente útil cuando el material del dominio incluye absorción o ganancia.
El atributo Reference Point puede verse como un subnodo de la funcionalidad Scattering Boundary Condition en la ventana del constructor del modelo. La ventana gráfica muestra la selección de punto utilizada para definir la posición media. Dados los cinco puntos marcados, la posición media aparecerá en el centro de la semiesfera.
5.4
NOVEDADES
Librería de materiales de RF adicional para sustratos
El módulo RF Module mejora la librería de materiales RF con más de 40 materiales de sustratos del grupo Isola para ayudar en el modelado de circuitos RF, microondas y ondas milimétricas impresos.
Función de factor de array de antena uniforme
Es posible evaluar el diagrama de radiación de un array de antenas rápidamente a partir del diagrama de radiación de una única antena utilizando una aproximación asintótica, como multiplicando el campo lejano de una única antena con un factor de array uniforme.
Funciones de campo lejano 3D y RCS desde el modelo de componente axisimétrico 2D
El modelado axisimétrico 2D se hace más útil para una estimación rápida de la respuesta en campo lejano del modelo equivalente 3D utilizando las nuevas funciones de campo lejano. Las funciones de norma de campo lejano 3D en geometría axisimétrica 2D estan disponibles en estos casos:
- Modelos de antena que usan excitación de puerto circular con un número de modo acimutal positivo
- Análisis de campo dispersado excitado por el tipo de onda plana polarizada circularmente predefinida
Más variables de postprocesado de campo lejano
Se han añadido variables máximas para directividad, ganancia y ganancia realizada. Están disponibles para evaluación global sin dibujar el diagrama de campo lejano 3D, Cuando la selección para la funcionalidad de cálculo de campo lejano es esférica para 3D y circular para componentes axisimétricas 2D, y su centro está en el origen.
Capa eléctricamente gruesa en condición de contorno de transición
La opción de capa eléctricamente gruesa hace que los dos dominios adyacentes al contorno de transición estén desacoplados. El contorno se comporta como una condición de contorno de impedancia interior pero la geometría no tiene que seguir siendo un dominio.
Análisis de campo lejano en estudio transitorio
Una funcionalidad de dominio/cálculo de campo lejano ahora está disponible en la interfaz física Electromagnetic Wave, Transient. Con esta funcionalidad puede obtenerse un análisis de diagrama de radiación de campo lejano de la antena de banda ancha en el dominio de la frecuencia, realizando un análisis de respuesta transitoria y una transformada rápida de Fourier (FFT) tiempo a frecuencia.
Campo de fondo polarizado circularmente en modelo de componente axisimétrico 2D
Se dispone de una onda plana polarizada circularmente para la formulación de campo dispersado cuando se modela con una componente 2D con simetría axial. Excitando un dispersor axisimétrico con un campo de fondo porlarizado circularmente en una geometría axisimétrica 2D, puede estimarse rápidamente la sección cruzada radar de campo lejano (RCS) del mismo dispersor 3D, iluminado por un campo de fondo polarizado linealmente, utilizando la función norm3DEfar.
Mejora de la interfaz de usuario en la funcionalidad de puerto
Dirección de Inport y Outport
La visualización de flechas en la funcionalidad de puerto ayuda a identificar rápidamente el puerto de entrada (puerto activo y excitado) y el puerto de salida (pasivo y puerto de escucha) a través de la ventana Graphics. La flecha apunta en la dirección del flujo de potencia. Un pueto excitado presenta una flecha hacia dentro en el contorno del puerto mientras que un puerto escuchando tiene una flecha hace fuera en el contorno del puerto. Los puertos concentrados soportan esta funcionalidad de visualización.
TEM numérico con dirección de caida de tensión
Cuando los puertos de tipo numérico son analizados por un análisis de modo de contorno, los modos degenerados hacen problemático calcular con precisión los parámetros S. La dirección de caída de tensión representa la flecha roja tangencial al contorno del puerto, y fija la polarización del campo del modo del puerto. La dirección puede ser cambiable haciendo clic en el botón Toggle Voltage Drop Direction en la ventana Settings del nodo Integration Line for Voltage, que es un subnodo de la funcionalidad de puerto del tipo TEM numérico.
Más funcionalidades para la intefaz física de tiempo explícito
Ahora pueden aplicarse conductores eléctricos perfectos (PEC), conductores magnéticos perfectos (PMC) y densidad de corriente de superficie también en contornos interiores. Se añade un puerto concentrado y éste calcula los parámetros S. Los puertos concentrados únicamente se pueden añadir a contornos exteriores.
Nuevas secuencias de estudio en el ayudante del modelo para multfísica acoplada en una dirección
Cuando se añade una interfaz multifísica de calentamiento electromagnético como Microwave Heating en el Model Wizard, ahora hay dos nuevas secuencias de etudio disponibles. El estudio Sequential Frequency-Stationary primero resuelve una ecuación en el dominio de la frecuencia para el electromagnetismo y entonces utiliza la fuente de calor electromagnético como un término de fuente cuando se resuelve una ecuación de transferencia de calor estacionario. El estudio Sequential Frequency-Transient primero resuelve una ecuación en el dominio de la frecuencia para electromagnetismo y entonces utiliza la fuente de calor electromagnético como un término de fuente al resolver una subsecuente ecuación de transferencia de calor dependiente del tiempo. Para ambas secuencias de estudio se considera que el problema electromagnético no depende de la distribución de temperatura calculada.
El índice de refracción del modelo de campo de desplazamiento eléctrico ahora permite entrada de tensores completamente anisótropos
Cuando se selecciona la opción Refractive index en la lista Electric displacement field en las funcionalidades de la ecuación de onda, ahora se permite entrar un tensor completamente anisótropo. Se utiliza una multiplicación matriz-matriz para transformar este tensor de índice de refracción al tensor de permitividad relativa.
Tabla de color por defecto para gráficos por defecto cambiada a RainbowLight
Para mejorar la legibilidad de los textos en negro por defecto que aparecen en las partes de bajo nivel de un gráfico, la tabla de colores por defecto se ha cambiado a RainbowLight para los gráficos por defecto. Ahora, loas partes de bajo nivel se representan con un tono azul más claro, mejorando la legibilidad.
Restricciones nodales y función de espacio nulo ortonormal explícito
Ahora el tipo de restricción por defecto es Nodal en vez del previo Elemental. Esto permite la eliminación de restricciones más eficiente a través del uso de la función de espacio nulo ortonormal explícita.
5.3a
NOVEDADES
La versión 5.3a del RF Module trae un nuevo paso de estudio para correr barridos frecuenciales adaptativos, una Biblioteca de Materiales para placas de circuito de microondas y ondas milimétricas, una Librería de Partes de RF ampliada con conectores de lanzamiento de borde, y un ejemplo de cálculo de sección cruzada radar de banda ancha (RCS) utilizando la simulación explícita en el tiempo.
Barrido frecuencial adaptativo
El nuevo tipo de estudio Barrido adaptativo de frecuencia puede ser utilizado para correr modelos de forma más rápida y con una resolución frecuencial fina utilizando un modelo de orden reducido en el dominio de la frecuencia. Por ejemplo, se podría calcular la respuesta de un modelo lineal o linealizado sujeto a excitación armónica para varias frecuencias. La reducción del modelo de evaluación de forma de onda asintótica (AWE) se realiza mediante una técnica de concordancia del momento donde se utiliza una aproximación de Padé o una expansión en serie de Taylor para la función de transferencia en un intervalo de frecuencias especificadas. Las expresiones AWE son escogidas automáticamente basándose en la configuración del puerto, pero pueden especificarse opcionalmente mediante expresiones definidas por el usuario. Se puede entrar una expresión definida por el usuario para el error de estimación según se calcula con el algoritmo AWE. Cuando la expresión utilizada para el método AWE representa a una variable que varía suficientemente lenta con la frecuencia, entonces la simulación se puede correr utilizando una resolución frecuencial muy fina sin mucho impacto en el rendimiento. El método AWE ya estaba disponible en versiones anteriores, pero no en un tipo de estudio dedicado y de fácil acceso.
Para el modelo de filtro iris de guía de onda, se muestra la comparación de los parámetros S entre un barrido de frecuencias adaptativo y un barrido regular. La simulación puede correr con una resolución de frecuencia 10 veces más fina en un tiempo similar al de una simulación con el barrido discreto.
Caminos de la biblioteca da aplicaciones para ejemplos utilizando el paso de estudio de Barridos frecuenciales adaptativos
RF_Module/Antennas/microstrip_patch_antenna_inset
RF_Module/Antennas/pifa_handheld
RF_Module/Couplers_and_Power_Dividers/wilkinson_power_divider
RF_Module/EMI_EMC_Applications/antenna_ebg
RF_Module/EMI_EMC_Applications/frequency_selective_surface_csrr
RF_Module/Filters/cylindrical_cavity_filter_evanescent
RF_Module/Filters/lumped_element_filter
RF_Module/Filters/notch_filter_srr
RF_Module/Filters/pcb_microwave_filter_with_stress
RF_Module/Filters/tunable_cavity_filter
RF_Module/Filters/waveguide_iris_filter
RF_Module/Passive_Devices/rf_coil
RF_Module/Transmission_lines_and_Waveguides/substrate_integrated_waveguide
Nueva biblioteca de materiales RF para sustratos
El módulo RF ahora dispone de una Biblioteca de materiales con propiedades de materiales para más de 60 materiales de sustratos para ayudar al modelado RF, microondas y placas de circuitos de ondas milimétricas.
Librería de partes RF actualizada con conectores de lanzamiento de borde
La Librería de partes RF ahora incluye conectores de lanzamiento de borde de Signal Microwave para un rápido modelado de componentes de RF que soporten conectividad de datos de alta velocidad.
Placa de circuito de test de un conector de lanzamiento de borde: la norma del campo eléctrico escalado en dB (contornos rellenos) y el gráfico de flechas del campo eléctrico (superficie) muestra donde se confina el campo electrico en una tarjeta de circuito de guía de onda coplanar (CPW).
Puertos desincrustados
Ahora los puertos pueden estar desincrustados (de-embedded) especificando un parámetro de desplazamiento u offset del puerto, y la fase del correspondiente parámetro S desincrustado puede ajustarse, basándose en el valor del desplazamiento del puerto. Los puertos desincrustados pueden ser útiles, por ejemplo, para dividir un montaje de componentes de microondas de forma diferente que la del modelo CAD original. La funcionalidad desincrustación se dispara automáticamente cuando el desplazamiento del puerto se pone a un valor no nulo. Cuando está activo, la fase del parámetro S desincrustada se escala automáticamente basándose en el valor del offset y la constante de propagación. El programa considera que el dominio entre el contorno del puerto y el contorno proyectado por el desplazamiento del puerto es recto, mientras se mantiene una forma de sección cruzada constante.
Visualización del plano del puerto de-embedded (un largo rectángulo azul) donde la fase del parámetro S se escala mediante el ajuste del offset, en este caso puesto a 0.05 m desde el puerto.
Visualización de puerto rendija: Dirección de flecha más intuitiva
Los puertos interiores con una condición rendija activa ahora muestran la dirección del flujo de potencia con un símbolo de flecha. Puede cambiarse fácilmente la dirección del flujo de potencia haciendo clic en el botón Toggle Power Flow Direction.
Clicando en el botón Toggle Power Flow Direction se puede cambiar la dirección del flujo de potencia en un puerto de rendija interior.
Malla controlada por la física para materiales dependientes de la frecuencia
La funcionalidad de malla controlada por la física ahora puede analizar automáticamente propiedades del material que estén caracterizadas por una función de interpolación que tenga un argumento de entrada de frecuencia así como genere una densidad de malla apropiada.
Mejora de la visualización del modelo tutorial
Los modelos tutoriales en la Biblioteca de Aplicaciones han sido actualizados para presentar las últimas funcionalidades de postprocesado
El modelo de antena de parche microtira se ha actualizado para incluir anotaciones.
El modelo de antena de parche microtira se ha actualizado para mostrar isosuperficies.
El modelo de antena de dispositivo móvil se ha actualizado para mostrar el uso de un conjunto de datos 3D Grid para visualizar el campo lejano.
Nuevo modelo tutorial: Calculo RCS de banda ancha utilizando la simulación en el dominio del tiempo y FFT
Este modelo muestra como calcular la sección cruzada radar (RCS) de un dispersor en un rango de frecuencias ancho utilizando la interfaz Ondas electromagnéticas, tiempo explícito. Basándose en la formulación de campo dispersado en 2D, el modelo tiene un pulso Gaussiano modulado temporalmente como campo de fondo. Los resultados presentan el campo dispersado tanto en el dominio de la frecuencia como en el temporal, así como la RCS por unidad de longitud de un círculo en el dominio de la frecuencia.
Visualización de un RCS biestático por unidad de longitud a 300 MHz en dB.
Refinamiento de datos utilizando un paso de estudio de soluciones combinadas
El paso de estudio Combinar soluciones puede utilizarse para filtrar y eliminar soluciones indeseadas. Esta funcionalidad puede utilizarse, por ejemplo, para filtrar el primer y último 5% del espectro frecuencial para un paso de estudio de FFT Tiempo a Frecuencia. Se pueden excluir partes de la solución basándose en una expresión definida por el usuario.
Campo de fondo de haz gaussiano compatible con Helmholtz
Se dispone de una nueva implementación de campo de fondo de haz Gaussiano, donde el plano focal del haz se aproxima utilizando una suma de ondas planas que se propagan con vectores de onda apuntando en una distribución alrededor de la dirección principal de propagación. La ventaja de esta implementación en comparación con la implementación de aproximación paraxial es que la implementación de expansión de onda plana es una solución verdadera de la ecuación de Helmholtz, ya que cada onda pplana es una solución de la ecuación de Helmholtz. Tal y como el nombre sugiere, la aproximación paraxial solo es una solución aproximada a la ecuación de Helmholtz que no debería utilizarse para representar haces Gausianos enfocados con precisión.
Nueva variable de índice efectivo para análisis de modo de contorno
Se han creado nuevas variables para los índices efectivos de los modos para cuando se realiza un análisis de modo de Contorno. El nombre para estas variables sigue el patrón
5.3
NOVEDADES
El módulo RF de la versión 5.3 de COMSOL Multiphysics® trae una Librería de partes para dispositivos RF típicos, opciones ampliadas para la condición de contorno de Elemento de madera y cálculo de parámetros S para simulaciones transitorias.
Nueva librería de partes de RF
El módulo RF ahora ha introducido una Librería de partes que consiste en un número de partes estándar o geometrías que ayudan al modelado de componentes RF que pueden incluirse en diseños más grandes de dispositivos RF. Cada parte dispone de parámetros controlables por el usuario y selecciones predefinidas que pueden ser manipuladas para cambiar configuraciones geométricas, diseños de dispositivos RF, propiedades de materiales dependientes de la geometría y ajustes del resolvedor.
Las partes RF incluyen:
- 36 guías de ondas rectangulares (consistan de tipos rectos y codos de 90 grados así como tipo de codos H)
- 22 huellas de dispositivos con montaje superficial
- 3 conectores SMA (4 agujeros, 2 agujeros y montaje vertical)
Dos conectores SMA (4 agujeros y montaje vertical) que se conectan a través de una serpenteante línea microtira de 50-Ohm.
Funcionalidad de elemento concentrado mejorada con opciones ampliadas
La condición de contorno de Elemento concentrado ha sido mejorada con opciones extra para la sección del Dispositivo de elementos concentrados de su ventana de Ajustes. No solo se puede configurar los elementos concentrados-simples - Inductor (L), condensador (C), resistencia (R), o impedancia compleja (Z) - como condiciones de contorno del dispositivo, sino que también elementos compuestos que involucran parámetros de elementos concentrados como Serie LC, LC paralelo, Serie RLC o RLC paralelo.
Modelado avanzado de redes de dos puertos con archivo Touchstone
Un archivo Touchstone describe las respuestas frecuenciales de un circuito de red de n-puertos en términos de parámetros S. En COMSOL Multiphysics es posible incluir un archivo Touchstone, obtenido a partir de simulaciones numéricas o medidas con un analizador de redes, a través de la condición de contorno Red de dos puertos sin la necesidad de construir la complicada forma del circuito. Para ello, se selecciona el archivo Touchstone como el Tipo de definición de parámetros S en la ventana de Ajustes de la Red de dos puertos.
Densidad de corriente magnética superficial
Se ha añadido la nueva condición de contorno Densidad de corriente magnética superficial a la interfaz Ondas electromagnéticas, dominio de la frecuencia y especifica una densidad de corriente magnética superficial tanto en los contornos exterior como interior. La densidad de corriente magnética se describe por un vector 3D. Sin embargo, como fluye a lo largo de una superficie puede representarse alternativamente para un modelado más eficiente. Para conseguirlo, COMSOL Multiphysics® proyecta esta densidad de corriente sobre una superficie de contorno y desprecia su componente normal. La nueva condición de contorno se ha proporcionado para situaciones de modelado especiales, como el modelado de dipolos eléctricos.
Densidad de corriente magnética superficial (flechas azules) sobre una bobina cilíndrica a través del uso de la condición de contorno de Densidad de corriente magnética superficial en la interfaz Ondas electromagnéticas, dominio de la frecuencia. El patrón de campo eléctrico (cono) se parece al de una antena dipolo corto.
Cálculo de parámetros S desde simulaciones transitorias
Los parámetros S en el dominio de la frecuencia de un circuito pueden ser calculados a partir de simulaciones dependientes del tiempo utilizando un proceso que se resuelve en dos pasos. Es un buen método para el cálculo de respuestas frecuenciales de banda ancha con una resolución de frecuencia fina. Los modelos primero se construyen utilizando una interfaz de física transitoria. Entonces, se calculan los parámetros S utilizando una transformada rápida de Fourier (FFT) de tiempo a frecuencia sobre los resultados.
Para hacerlo, se incluye un paso de estudio Temporal utilizando un puerto concentrado en la interfaz de Ondas electromagnéticas, transitorio, y entonces se incluye un paso de estudio Tiempo para frecuencia FFT para realizar la transformada de los resultados del primer paso de estudio.
Modelo tutorial actualizado: un filtro paso bajo utilizando elementos concentrados
Los dispositivos pasivos se pueden designar utilizando características de elementos concentrados si ambos, la frecuencia de trabajo del dispositivo y las pérdidas de inserción de los elementos concentrados son bajas. Este ejemplo simula dos tipos de filtros de elementos concentrados que son similares a los puertos concentrados, excepto que son estrictamente pasivos y existen selecciones predefinidas para las inductancias y capacitancias.
Primero, se construye un filtro paso bajo de cinco elementos maximalmente plano para calcular las respuestas frecuenciales que muestran el corte a la frecuencia deseada. La geometría de cada elemento (dispositivo de montaje superficial, SMD) es simplificada como un contorno 2D y el rendimiento eléctrico se modela utilizando la condición de contorno de Elemento concentrado en la interfaz de Ondas electromagnéticas, dominio de la frecuencia. Entonces, un filtro paso banda transformado desde el diseño del filtro paso bajo se simula en el mismo rango de frecuencias. Ambos modelos de filtro presentan los parámetros S y la distribución del campo eléctrico.
Los inductores y capacidades del dispositivo de montaje superficial (SMD) 0402 son modelados utilizando la característica de elemento concentrado en contornos 2D.
Nuevo modelo tutorial: Cámara anecoica absorbiendo ondas electromagnética
Se utiliza una cámara anecoica para medir caracterización de antenas, interferencia electromagnética (EMI) y compatibilidad electromagnética (EMC). Dentro de la cámara existen absorbente que están configurados como un array de objetos piramidales que dirigen el campo incidente que se propaga a sus absorbentes vecinos. Mediante la absorción de las ondas electromagnéticas dentro de la cámara y el bloqueo de las señales entrantes desde fuera, la cámara crea un espacio infinito virtual que prácticamente no tiene reflexiones internas y no sufre de ruidos RF externos indeseados.
Este modelo simula una antena bicónica, popularmente utilizada en test EMI y EMC, que se coloca en el centro de una pequeña cámara anecoica. El diagrama de radiación de campo lejano calculado y el parámetro S (S11) demuestran que los absorbente de microondas reducen la reflexión de las paredes significativamente sin distorsionar el rendimiento de la antena.
Cámara anecoica de última generación, construida en una pequeña sala (3.9x3.9x3.3 m), que consta de absorbentes de microondas en finas paredes conductoras. El gráfico de niveles muestra la distribución del campo eléctrico en el plano ZX. Este decae notablemente en la vecindad de los absorbentes.
Nuevo modelo tutorial: Antena de bocina con doble cresta
Una antena de bocina con doble cresta se utiliza popularmente en cámaras anecoicas para caracterizar una antena de test (AUT), desde la banda S a la banda Ku, debido a su rendimiento fiable en un amplio rango de frecuencias. Este tutorial modela una antena de bocina con doble cresta y calcula la relación de onda estacionaria de voltaje (VSWR), el diagrama de radiación de campo lejano y la directividad de la antena.
Se asigna un puerto concentrado en el contorno entre las superficies conductoras interna y externas al final del conector coaxial. La capa más externa del dominio del aire se configura para que esté perfectamente adaptado (PML), lo que simula la absorción de toda la radiación saliente de la antena como ocurriría en una cámara anecoica real. El mallado es controlado dinámicamente por la interfaz de Ondas electromagnéticas, dominio de la frecuencia basándose en cada frecuencia de simulación.
Antena de bocina con doble cresta excitada por un puerto coaxial. Este imagen muestra el diagrama de radiación de campo lejano 3D (Gráfico con colores Heat), la dirección del campo eléctrico (gráfico de Flechas) y su intensidad (gráfico con colores Rainbow) en la apertura y las crestas.
Nuevo modelo tutorial: Modelado rápido de un filtro paso bajo de línea de transmisión
Una manera de diseñar un filtro es utilizar los valores de los elementos de prototipos de filtros bien conocidos, como el maximalmente plano o filtros paso bajo con rizado constante. Es más fácil fabricar un filtro de elementos distribuidos en un sustrato de microondas que un filtro de elementos concentrados, ya que es engorroso encontrar capacidades e inductores comerciales que se ajusten exactamente a los valores de los elementos escalados en frecuencia del prototipo del filtro.
Este modelo tutorial demuestra el proceso de diseño de un filtro de elementos distribuidos utilizando la transformación de Richard, la identidad de Kuroda y la interfaz de Línea de Transmisión. Este enfoque es muy rápido en comparación con la resolución de las ecuaciones de Maxwell en 3D. El modelo simula un filtro paso bajo con rizado constante de 0.5 dB de tres elementos que tiene una frecuencia de corte en 4 GHz. El gráfico de parámetros S resultante muestra una respuesta frecuencial paso bajo que es también observada periódicamente en un rango de frecuencias más alto.
Nuevo modelo tutorial: Modelado rápido de un divisor de potencia Wilkinson de línea de transmisión
Algunos divisores de potencia de tres puertos convencionales son divisores de potencia resistivos y divisores de potencia de unión-T. Estos divisores o tienen pérdidas o no están adaptados a la impedancia de referencia del sistema en todos los puertos. Además, el aislamiento entre dos puertos acoplados no está garantizado. El divisor de potencia Wilkinson supera al divisor en unión T sin pérdidas y el divisor resistivo y no tiene los problemas mencionados previamente.
Este modelo de ejemplo simula un divisor de potencia Wilkinson utilizando la interfaz de Línea de transmisión en 2D. Este enfoque es muy rápido en comparación con la resolución de las ecuaciones de Maxwell en 3D. Los resultados presentan los parámetros S de 1 GHz a 5 GHz y la distribución de potencial eléctrico a lo largo de la línea de transmisión.
La tensión de entrada se distribuye (-3 dB) igualmente entre el puerto 2 y el puerto 3 cuando el puerto 1 es excitado.
Nuevo modelo tutorial: Prototipaje rápido de una red de formación de haz de matriz de Butler
Una matriz de Butler es una red pasiva de alimentación de formación de haz. Se trata de una red de alimentación económica para sistemas de antenas en fase porque el circuito se puede fabricar en forma de líneas microtira y es una solución viable para realizar escaneado de haces sin la necesidad de utilizar caros dispositivos activos.
Este ejemplo muestra cómo diseñar este tipo de circuito utilizando la interfaz de Línea de transmisión. Los resultados muestran la tensión logarítmica en el circuito de formación de haz de matriz de Butler a 30 GHz y la progresión de fase aritmética en cada puerto de salida.
| Puerto 5 | Puerto 6 | Puerto 7 | Puerto 8 | Progresión de fase | |
| Puerto 1 excitado | -90º | -135º | -180º | +135º | -45º |
| Puerto 2 excitado | -180º | -45º | +90º | -135º | +135º |
| Puerto 3 excitado | -135º | +90º | -45º | -180º | -135º |
| Puerto 4 excitado | +135º | -180º | -135º | -90º | +45º |
El diagrama de radiación de campo lejano 3D de un sistema de antenas en parches microtiras 4x1 conectado a una red de formación de haz de matriz de Butler. Las imágenes están ordenada por progresión de fase (negativa a positiva). El modelo de antena no está incluido en este ejemplo.
Nuevo modelo tutorial: Transformada rápida de Fourier tiempo a frecuencia de un filtro paso bajo coaxial
Para obtener la respuesta frecuencia paso bajo, un cable coaxial relleno de aire se sintoniza con cinco aros anulares (iris) que se añaden a la pared del conductor externo en este modelo de ejemplo. Este simula un filtro paso bajo coaxial de banda relativamente ancha, axisimétrico 2D. Para obtener una respuesta frecuencial de banda ancha con una resolución fina de frecuencia, el modelo primero se construye con una interfaz de física transitoria, entonces se calculan los parámetros S utilizando una FFT tiempo a frecuencia. Los parámetros S calculados muestran una respuesta frecuencial paso bajo con una frecuencia de corte alrededor de 24.5 GHz.
El gráfico de niveles de la distribución de la norma del campo eléctrico y el gráfico de flechas del flujo de potencia promediado en el tiempo a 10 GHz.
Nuevo modelo tutorial: Filtro caracterizado por parámetros S importados de un archivo Touchstone
Un archivo Touchstone describe las respuestas frecuenciales de un circuito de red de n puertos en términos de parámetros S. Puede utilizarse para simplificar circuitos arbitrariamente complejos. El archivo Touchstone puede obtenerse con simulaciones numéricas o medidas con analizadores de redes. El archivo obtenido para una red de dos puertos puede entonces incluirse en las simulaciones sin tener que construir la complicada forma del circuito.
En este ejemplo, se modela un filtro paso bajo entre dos conectores coaxiales utilizando una funcionalidad de red de dos puertos y parámetros S importados vía un archivo Touchstone. Los resultados incluyen la distribución del campo eléctrico dentro de los conectores coaxiales y los parámetros S.
La gemetría del circuito dentro del marco azul no está incluida en el modelo, sino caracterizada mediante un archivo Touchstone.
Nuevo modelo tutorial: Sintonización de interconexión de alta velocidad mediante reflectometría en el dominio del tiempo
En aplicaciones SI (integridad de la señal), la reflectometría en el dominio del tiempo (TDR) es una técnica muy útil para utilizar la discontinuidad del camino de una señal observando la potencia de la señal reflejada. La señal reflejada distorsiona el pulso de entrada principalmente por desadaptación de impedancia si no existe una fuente de ruido externa, diafonía o acoplamientos indeseados.
En este ejemplo, se lanza una función escalera con un tiempo de subida rápido en una línea microtira conectada de capa a capa a través de un orificio metalizado. Las discontinuidades del camino de la señal son identificadas y el circuito se sintoniza para reducir la distorsión basándose en el cálculo de la impedancia TDR.
Una línea microtira en una placa de circuito multicapa donde un sustrato de microondas de 20-mil es utilizado para cada capa dieléctrica. El plano de tierra con una almohadilla antivia se posiciona entre las dos capas dieléctricas. Las líneas microtira superior e inferior se conectan con un agujero metalizado. La superficie superior y el plano de tierra se han eliminado para proporcionar una mejor vista del dispositivo.
Nuevas variables de postprocesado de campo lejano
Se han añadido variables de postprocesado adicionales a las interfaces físicas para calcular diagramas de radiación de campo lejano. La variable de ganancia anterior se ha clarificado con ganancia y ganancia realizada por el factor de desadaptación de impedancia de entrada. Estas variables de postprocesado pueden ser utilizadas en gráficos de campo lejano para visualizar las características de una antena.
- EIRP y EIRPdB: potencia radiada isotrópica efectiva y sus valores en escala dB
- gainEfar y gaindBEfar: ganancia excluyendo la desadaptación de entrada y su valor en escala dB
- rGainEfar y rGaindBEfar: ganancia ralizada incluyendo la desadaptación y su valor en escala dB
Nuevos ajustes por defecto para un uso mejorado
Se han actualizado muchos ajustes por defecto para reducir el número de pasos en el modelado y mejorar la usabilidad:
- Malla controlada por la física habilitada para la interfaz Onda electromagnética, dominio de la frecuencia
- Las mallas leen la frecuencia o longitud de onda de pasos de estudio automáticamente para la interfaz Onda electromagnética, dominio de la frecuencia
- Ajustes del resolvedor cambiados de Robustos a Rápidos para la interfaz Onda electromagnética, dominio de la frecuencia
- Resolución angular más fina (theta 45, phi 45) para el gráfico de campo lejano 3D
- La excitación automática ahora está activada para el primer puerto
- Ahora GHz son las nuevas unidades de frecuencia por defecto para los pasos de estudio Dominio frecuencial, Modo de dominio de la frecuencia y frecuencias propias.
- El método de búsqueda de frecuencias propias alrededor del desplazamiento ahora está puesto a Parte real más grande para análisis de dominio de la frecuencia modal
- El operador Linper se aplica internamente para puertos concentrados excitados y ya no necesita ser especificado por el usuario en los análisis modales en el domino de la frecuencia.
- Ahora GHz es la unidad por defecto para los gráficos de parámetros S, junto con descripciones de los parámetros S más simples
Modelos tutoriales actualizados que utilizan técnicas de modelado de orden reducido
El uso del paso de estudio Modo de dominio de la frecuencia se ha ampliado a puertos concentrados y puertos sin necesidad de una entrada manual del operador Linper en la tensión del puerto de excitación. Se han implementado dos potentes métodos de simulación, la evaluación de la forma de onda asintótica y el método modal en el dominio de la frecuencia, en ejemplos de la Librería de Aplicaciones para el diseño de dispositivos de alta Q del tipo filtro paso banda. Estos métodos resuelven simulaciones con velocidades que son varios órdenes de magnitud más rápidos con una resolución mucho más fina de frecuencia que los barridos de frecuencia convencional para estos dispositivos.
Mientras que la resolución de frecuencia de Modo de dominio de la frecuencia es cinco veces más fino que el del barrido frecuencial discreto, el tiempo de simulación es cuatro veces más rápido para analizar el mismo filtro. Esta imagen es el modelo tutorial del Filtro paso banda Iris de guía de onda.
5.2a
NOVEDADES
Para los usuarios del módulo RF Module, COMSOL Multiphysics® versión 5.2a incorpora nuevos métodos de simulación para el diseño más rápido de dispositivos del tipo filtro paso banda, nuevas capacidades para modelar sección cruzada radar, y más. A continuación se detallan algunas funcionalidades actualizadas
Métoo de modelado rápido para dispositivos del tipo filtro pasobanda
Dos potentes métodos de simulación se han implementado en los ejemplos existentes de la librería de aplicaciones para el diseño de dispositivos del tipo filtro paso banda de alto Q: la evaluación de la forma de onda asintótica y el método modal en el dominio de la frecuencia. Ambos realizan las simulaciones a velocidades que son varios órdenes de magnitud más rápidos que el barrido de frecuencia convencional para estos dispositivos.
Cuando se simulan dispositivos filtro pasobanda de alto Q utilizando el método de los elementos finitos (FEM) en el dominio de la frecuencia, a menudo te encuentras con situaciones que requieren detallados barridos de frecuencia para describir la banda de paso adecuadamente y con precisión. El tiempo de simulación es directamente proporcional al número de frecuencias incluido durante el barrido de simulación. Estos nuevos métodos reducen sustancialmente el tiempo computacional.
Comparación de un análisis de parámetros S utilizando los métodos de evaluación de forma de onda asintótica (AWE) y de barrido de frecuencia FEM regular. El método AWE es aproximadamente 50 veces más rápido en este ejemplo.
Variables de campo lejano de postprocesado para sección cruzada radar biestático (RCS)
Se han añadido variables de postprocesado a las interfaces físicas que calculan secciones cruzadas radar biestático (RCS). Estas variables de postprocesado pueden utilizarse en los gráficos de campo lejano para visualizar el tamaño de una dispersión tal y como la ve un radar. La variable RCS biestático, bRCS3D, describe la RCS medida a través de un emisor y receptor que están localizados separadamente, y también se puede graficar la RCS monostático. Para modelos 2D, se puede modelar la RCS biestático por unidad de longitud utilizando el operador bRCS2D.
Sección cruzada de radar monostático (RCS) por unidad de longitud visualizada utilizando un operador de extrusión general y la variable de RCS biestático por unidad de longitud (bRCS2D).
Sistemas de redes de dos puertos
La funcionalidad de red de dos puertos caracteriza la respuesta de un sistema de redes de dos puertos, como la reflexión y la transmisión, utilizando los parámetros S. Igual que la funcionalidad de Puerto concentrado, la funcionalidad de red de dos puertos únicamente puede ser aplicada en contornos que se extienden entre dos contornos metálicos donde aplica la condición de Conductor eléctrico perfecto, Contorno de impedancia, o de Contorno de transición, las cuales están separadas por una distancia mucho menor que la longitud de onda. Por defecto se añaden un par de subnodos de Puerto de red de dos puertos al nodo de Red de dos puertos y son utilizados para seleccionar los contornos correspondientes al Puerto 1 y Puerto 2 en la entrada de parámetros S, respectivamente.
Actualización de las Capas perfectamente acopladas (PML)
Se han añadido varias opciones a la funcionalidad de PML (Perfectly Matched Layer) que posibilitan personalizar las propiedades de la capa:
- La opción Habilitar/deshabilitar PML en el resolvedor es útil para modelar problemas de dispersión donde la fuente es un campo calculado.
- La opción de tipo de geometría definida por el usuario está disponible si la PML tienen una geometría no estándar, y también puede ser utilizada si la detección de geometría PML automática falla.
- Se pueden escoger funciones de estiramiento de coordenadas definido por el usuario para definir el escalado de la PML. Esto permite adaptar el escalado dentro de un PML, por ejemplo, para absorber ondas muy eficientemente en configuraciones físicas específicas.
App actualizada: Analizador de rejilla de hilos plasmónica
Los circuitos basados en plasmón de superficie se están utilizando en aplicaciones como chips plasmónicos, generación de luz, y nanolitografía. La aplicación de Analizador de rejilla de hilos plasmónica calcula los coeficientes de refracción, reflexión especular y difracción de primer orden como funciones del ángulo de incidencia para una rejilla de hilos plasmónica en un sustrato dieléctrico.
El modelo describe una célula unidad de la rejilla, donde las condiciones de contorno Floquet definen la periodicidad. La funcionalidad de postprocesado permite expandir el número de células unidad y extraer la visualización en la tercera dimensión.
En la app se ha construido la capacidad de barrer el ángulo de incidencia de una onda plana desde el ángulo normal al ángulo rasante en la estructura de la rejilla. La app también permite variar el radio de un hilo así como la periodicidad o tamaño de la celda unidad. Otros parámetros adicionales que pueden ser variados son la longitud de onda y la orientación de la polarización.
La aplicación presenta resultados para la norma del campo eléctrico para múltiples periodicidades de la rejilla para ángulos de incidencia seleccionados, el vector de onda incidente y vectores de onda para todos los modos reflejados y transmitidos y la reflectancia y transmitancia.
La app Plasmonic Wire Grating Analyzer calcula eficiencias de difracción para las ondas transmitida y reflejada y los primero y segundo órdenes de difracción para una rejilla de hilos en un sustrato dieléctrico. Se pueden cambiar la longitud de onda, polarización, propiedades del material, periodicidad de la onda, y radios.
Nuevo modelo tutorial: Antena logoperiódica para test EMI/EMC
La forma de una antena logo-periódica se parece a la de una antena Yagi-Uda, pero se compone de un array coplanar para obtener un ancho de banda más grande. También se conoce como una antena de banda ancha o independiente de la frecuencia.
Todas las partes metálicas se modelan utilizando las condiciones de contorno de conductor eléctrico perfecto (PEC). La antena se excita por un puerto concentrado donde un elemento concentrado con un resistor se utiliza para terminar la excitación.
Los resultados muestran las propiedades de adaptación de impedancia en una carta de Smith así como un gráfico polar en campo lejano, que muestra que la direccionalidad del diagrama de radiación varía ligeramente a medida que aumenta la frecuencia. Un diagrama de radiación de campo lejano 3D muestra la misma tendencia. También se presenta la relación de onda estacionaria (VSWR) de la antena.
Se modela una antena logo-periódica ajustando un array dipolo coplanar a través de dos cuerpos metálicos. Se visualizan el diagrama de radiación de campo lejano y la norma del campo eléctrico en un array de dipolos coplanar.
Nuevo modelo tutorial: Análisis de integridad de señal (SI) y reflectometría en el dominio del tiempo (TDR) de líneas microtira adyacentes
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Un análisis de la integridad de la señal (SI) proporciona una visión general de la calidad de una señal eléctrica transmitida a través de circuitos eléctricos, como interconectores de alta velocidad, cables, y tarjetas de circuitos impresos. La calidad de la señal recibida puede distorsionarse por ruido externo al circuito, y puede degradarse por la desadaptación de impedancias, pérdidas de inserción y diafonía. Por esta razón, se corren análisis EMC/EMI para estimar la susceptibilidad de un dispositivo o una red a un acoplamiento indeseado. En este modelo tutorial, examinamos el efecto de diafonía entre dos líneas microtira adyacentes en un sustrato de microondas con una constante dieléctrica constante. Se aplican dos pulsos al dispositivo donde un barrido paramétrico cambia la frecuencia del pulso durante la simulación. La simulación presenta la respuesta de la reflectometría en el dominio del tiempo (TDR) en los puertos acoplados, que muestran la distorsión creciente de las señales a frecuencias o velocidades de datos más altas. |
 Un modelo de diafonía en una línea microtira se compone de un sustrato de microondas, con un plano de tierra y dos líneas microtira adyacentes. El gráfico de niveles de la norma logarítmica del campo eléctrico muestra el acoplamiento del campo eléctrico entre las dos líneas "microstrip". |
5.2
Nueva app: Sintetizador de array de antenas de parche microstrip de ranuras acopladas
Los arrays de antenas de parche microstrip se utilizan en varias industrias como transceptores de señales de radar y RF. Es un candidato principal para el sistema de redes móviles 5G.
El sintetizador de array de antenas de parche microstrip de ranuras acopladas simula una antena parche microstrip de ranura acoplada, fabricada en un substrato multicapa LTCC (low temperature cofired ceramic). Cuando se utiliza esta app se puede simular el diagrama de radiación de campo lejano del array de antenas y su directividad. El diagrama de radiación de campo lejano se aproxima multiplicando el factor de array y el diagrama de radiación de la antena simple para realizar un análisis de campo lejano eficiente sin tener que simular un modelo complicado de array completo.
También se pueden evaluar prototipos de arays de antenas en fase para redes móviles 5G con la frecuencia de entrada por defecto de 30 GHz. Esto puede hacerse variando propiedades de antena como la dimensión geométrica y el material del substrato.
Una funcionalidad adicional de esta app es la opción de verla en una pantalla estrecha o ancha.
Interfaz de usuario de la app Slot-Coupled Microstrip Patch Antenna Array Sinthesizer, con un array virtual de 12x12, vista de la distribución del campo eléctrico y diagrama de radiación de campo lejano 3D.
Nueva app: Simulador de superficies selectivas en frecuencia
Las superficies selectivas en frecuencia (FSS) son estructuras periódicas que generan una respuesta en frecuencia paso banda o banda eliminada. Se utilizan para filtrar o bloquear RF; microondas o, de hecho, cualquier frecuencia de onda electromagnética. Por ejemplo, se pueden ver estas superficies selectivas en las puertas de los hornos microondas, que permiten ver la comida que se está calentando sin ser calentado en el proceso.
La app de simulador de superficies selectivas en frecuencia simula una estructura periódica especificada por el usuario escogida entre los tipos de celda unitaria incluidos. Proporciona cinco tipos de celda unidad popularmente utilizados en simulaciones FSS junto con dos polarizaciones predefinidas en una dirección fija de propagación que tiene una incidencia normal en la FSS. El análisis incluye los espectros de reflexión y transmisión, la norma del campo eléctrico en la superficie superior de la celda unidad, y la norma del campo eléctrico en dB mostrada en un plano de corte vertical en el dominio de la celda unidad.
Se puede cambiar la polarización, la frecuencia central, el ancho de banda, el número de frecuencias, el grosor del substrato y sus propiedades de materiales, y el tipo de celda unidad (círculo, anillo, anillo partido, etc.) así como los parámetros geométricos incluyendo la periodicidad (tamaño de la celda).
Interfaz de usuario de la app de simulador de superficie selectiva en frecuencia, con una vista de un array virtual 10x10 que utiliza un tipo de celda de anillo partido.
Cartas de Smith: La forma convencional de presentar las propiedades de adaptación
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Un nuevo grupo de gráfico de Carta de Smith permite dibujar las impedancia, admitancia y datos de reflexión en una carta de Smith. Las cartas de Smith son útiles para relacionar los parámetros S de valores complejos (coeficientes de reflexión) con la impedancia de entrada, admitancia de antenas, líneas de transmisión, u otros componentes de redes. Para realizar estudios donde un gráfico de parámetros S es generado por defecto, la carta de Smith se genera automáticamente. |
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Malla controlada por la física mejorada para manejar medios con pérdidas
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La malla controlada por la física toma los medios eléctricos y magnéticos con pérdidas y automáticamente escala el tamaño para el efecto pelicular en los contornos del dominio con pérdida. Cuando se selecciona resolver la onda en medios con pérdidas, los contornos de salida de los dominios de medios con pérdidas se mallan en el espacio libre con un tamaño de elemento de malla máximo, dado por el valor mínimo de la mitad de la profundidad del efecto pelicular y 1/5 de la longitud de onda en el vacío. |
 Malla más fina a lo largo del contorno de salida de un medio con pérdidas circular en el aire que es caracterizado por el efecto pelicular con estas propiedades del material: tangente de pérdidas y factor de disipación (ε' = 1.2 y tanδ = 3.5) a 1 GHz. |
Puerto concetrado uniforme multielemento
Se ha incluido un nuevo tipo de puerto concentrado en COMSOL Multiphysics 5.2, el puerto uniforme multielemento. Este tipo de puerto se puede utilizar para multiexcitación o multiterminación de, por ejemplo, un puerto de guía coplanar o un puerto diferencial. La dirección del campo en cada subelemento del puerto se define por el subnodo Uniform element, donde la dirección entre los terminales del elemento uniforme, ah, define la polaridad del potencial eléctrico.
Nuevo modelo: Filtro pasobanda en guía de ondas coplanar (CPW)
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Los filtros paso banda en guía de onda coplanar (CPW) pueden diseñarse utilizando capacitores interdigitales (IDC) e inductores "stub" de cortocircuito (SSI). Se trata de un método muy eficiente para producir filtros pasobanda, que pueden ser implementados fácilmente sobre una oblea de GaAs. El modelo tutorial del filtro pasobanda en guía de onda coplanar presenta un diseño que es compacto en relación a su frecuencia de resonancia y proporciona un factor Q relativamente alto en comparación con los diseños de modelos de línea microstrip capacitivamente acoplada. Utiliza la funcionalidad de puerto concentrado uniforme multielemento del programa COMSOL Multiphysics para excitar y/o terminar cada elemento de los respectivos puertos igualmente. |
 Un filtro pasobanda de guía de onda coplanar en una oblea de GaAs de 200 mm compuesta de un capacitor interdigital e inductores stub de cortocircuito. |
Secuencias de estudio "Boundary Mode, Frequency-Stationary" y "Boundary Mode, Frequency-Transient"
Existen nuevas secuencias de estudios en Model Wizard para las interfaces multifísicas del calentamiento láser y el calentamiento por microondas en los módulos Wave Optics y RF, respectivamente. La secuencia de estudio Boundary Mode, Frequency-Stationary añade un paso de estudio Boundary Mode Analysis y un paso de estudio Frequency-Stationary. La secuencia de estudio Boundary Mode,Frequency-Transient añade un paso de estudio Boundary Mode Analysis y un paso de estudio Frequency-Transient. El paso de estudio de análisis de modo de contorno se utiliza para resolver el campo de modo para puertos numéricos en las interfaces electromagnéticas. Los pasos de estudio Frecuencia-Estacionario y Frecuencia-Transitorio acoplan análisis estacionarios y transitorios para la interfaz de transferencia de calor en sólidos, con un análisis en el dominio de la frecuencia para las interfaces de Wave Optics y RF.
Ajustes de valor inicial para condición de contorno de dispersión transitoria
En los ajustes para la condición de contorno de Dispersión para las simulaciones dependientes del tiempo, existe una nueva sección llamada Initial Values for Incident Wave para ajustar los valores iniciales del potencial vector magnético para la onda incidente. Nótese que la sección inicialmente está colapsada por defecto. Cuando la onda incidente es definida por un campo eléctrico, el usuario puede especificar el valor inicial para el potencial vector magnético para la onda incidente. Cuando la onda incidente se define por un campo magnético, el usuario puede especificar el valor inicial para la derivada temporal del potencial magnético, además del valor inicial para el potencial vector magnético. Los nuevos ajustes permiten al usuario definir la forma de onda exacta para el potencial vector magnético que se va a resolver.
5.1
NOVEDADES
Nueva app: Simulador de antena de bocina circular corrugada
| El modo TE excitado de una guía de onda circular pasa a lo largo de la superficie interna de una antena de bocina circular donde también es generado un modo TM. Cuando se combinan, estos dos modos dan menor polarización cruzada en la apertura de la antena. Utilizando esta app, las características de radiación de la antena así como la relación de polarización cruzada de la apertura pueden ser mejoradas modificando la geometría de la antena. |  Una app que muestra la radiación en campo lejano de una antena de bocina circular corrugada. Los parámetros de geometría y las frecuencias de operación pueden cambiarse para optimizar el rendimiento de la antena. |
Postprocesado de variable de vector de onda para puerto periódico y puerto de orden de difracción
| Se añaden variables de postprocesado para los vectores de onda para la onda incidente y varios órdenes de difracción (incluyendo la onda reflejada). Estas variables pueden utilizarse en gráficos de flechas para visualizar los diferentes órdenes de difracción de rejillas y otras estructuras periódicas. |  Gráfico de flechas mostrando los diferentes órdenes de difracción de una rejilla plasmónica. |
Condición de contorno de dispersión en simetría axial 2D ahora maneja ondas planas incidente y dispersada
| La condición de contorno de Dispersión (Scattering) para modelos con simetría axial 2D ahora incluye una opción de onda plana para el tipo de onda dispersada. Esto significa que ahora se puede configurar la condición de contorno de dispersión para absorber una onda propagándose a lo largo de una guía de ondas coaxial, como se muestra en el siguiente ejemplo. Además, también es posible entrar el campo de una onda incidente que se propaga a lo largo del eje de simetría. Esto es de utilidad para excitar y absorber ondas que se propagan a lo largo de guías de onda coaxiales si no se desea utilizar la excitación Puerto Balanceado. También es útil para haces gausianos que se propagan en el espacio libre. |  El gráfico superior muestra la configuración para la condición de contorno de Dispersión, cuando se excita una onda incidente a lo largo de una guía de onda coaxial. |
Nueva relación constitutiva para la interfaz de dominio de la frecuencia: tangente de pérdidas, ángulo de pérdidas; y tangente de pérdidas, factor de disipación
| El viejo modelo de tangente de pérdidas se ha renombrado como Loss tangent, loss angle. Un nuevo modelo de campo de desplazamiento eléctrico llamado Loss tangent, dissipation factor se ha añadido para el cual es posible entrar un valor directamente para el factor de disipación del material. |  Los nuevos modelos de tangente de pérdidas, ángulo de pérdidas y tangente de pérdidas, factor de disipación. |
Variable de postprocesado de razón de ondas estacionarias de tensión (VSWR)
Muchas antenas comerciales, listas para ser usadas (COTS) de dispositivos de un puerto se caracterizan por la razón de ondas estacionarias de tensión (VSWR). Ahora se dispone de VSWR para puertos excitados. El ejemplo de aplicación Modeling a Biconical Antenna for EMI/EMC Testing muestra un gráfico VSWR 1D.
Rugosidad de superficie en superficies conductivas con pérdidas
| Ahora se dispone de rugosidad de superficie como una subfuncionalidad para las condiciones de contorno de Transición e Impedancia. Estas condiciones de contorno escalan la corriente de superficie utilizando los modelos de rugosidad de superficie de diente de sierra (Sawtooth) o bola de nieve (Snowball). |  Condición de contorno de impedancia, modo diente de sierra. |
Densidad de corriente de superficie en condición de contorno de transición
| Esta subfuncionalidad para la condición de contorno de Transición es una fuente de corriente de superficie unilateral que es de utilidad para aplicaciones EMI/EMC. Esto modela una corriente impuesta fluyendo a lo largo de un lado de una hoja conductiva delgada. |  Subfuncionalidad de densidad de corriente de superficie en la condición de contorno de transición. |
Nuevo tutorial: simulación de diafonía de una antena en un fuselaje de avión
| La diafonía de antena, o interferencias por co-localización, es problemática cuando se utilizan múltiples antenas en una única plataforma. En este modelo, la interferencia entre dos antenas idénticas a muy alta frecuencia (VHF) es estudiadas con un análisis de parámetros S de diferentes configuraciones de una antena receptora instalada en el fuselaje de un avión. Se calculan los diagramas de radiación de campo lejano 2D y 3D de una antena transmisora y también se visualizan las áreas iluminadas y en sombra en la superficie del avión. |  La amplitud del campo eléctrico en la superficie del avión. La antena en la parte superior del aeroplano es la antena transmisora, mientras que la antena receptora está en la parte inferior. |
Nuevo tutorial: Diseño de un diplexor en guía de onda para una red móvil 5G
| Un diplexor es un dispositivo que combina o divide señales en dos bandas de frecuencia diferentes y es ampliamente utilizado en sistemas de comunicaciones móviles. Este modelo tutorial simula propiedades de separación utilizando una geometría 2D simplificada. Los parámetros S calculados y los campos eléctricos en las bandas inferior y superior muestran las características del diplexor en la banda Ka. |  El módulo del campo eléctrico para una frecuencia de 28 GHz, donde la potencia de entrada fluye únicamente en el puerto 2 y para una frecuencia de 30.4 GHz, donde la potencia de entrada fluye únicamente en el Puerto 3. |
Nuevo tutorial: Modelado de una antena bicónica para test EMI/EMC
| Las antenas bicónicas son populares para medidas de muy alta frecuencia (VHF) porque soportan un amplio rango de frecuencias. También son útiles para testeo de compatibilidad electromagnética (EMC) donde la antena puede utilizarse como una fuente RF en pruebas de susceptibilidad o inmunidad. Este modelo simula una antena bicónica hecha de marcos exagonales ligeros que son preferidos a los conos sólidos por su fabricación. La simulación incluye el cálculo del diagrama de radiación de campo lejano y la relación de onda estacionaria de tensión (ver sección anterior). |  El módulo de la intensidad del campo eléctrico y el diagrama de radiación de campo lejano en una antena bicónica. |
Nuevo tutorial: Modelado numérico rápido de una antena de lente con una bocina cónica
| Una estructura 3D con simetría axial como una antena de bocina cónica puede ser simulada de una manera rápida y eficiente utilizando únicamente un modelo con simetría axial 2D. En este ejemplo, se calculan muy rápidamente la radiación de la antena y las características de acoplamiento, respecto al modo TE dominante para la guía de onda circular dada simulando la geometría axial 2D de una estructura de antena 3D. |  El diagrama de radiación de campo lejano y el módulo del campo eléctrico se enfoca gradualmente hacia el centro de la lente. |
Nuevo tutorial: Modelado numérico de una etiqueta RFID UHF para identificación animal
| Las etiquetas RFID UHF son ampliamente utilizadas para identificación y seguimiento de ganadería. Este ejemplo simula una etiqueta de identificación de radiofrecuencia pasiva (RFID) para el rango de frecuencias ultra alto (UHF). Se calcula un coeficiente de reflexión respecto a la impedancia compleja del chip transpondedor. Se realiza utilizando una aproximación que difiere del método del análisis de parámetro de dispersión convencional por un valor de impedancia de referencia real. |  La norma del campo eléctrico de una antena de etiqueta RFID y su diagrama de radiación de campo lejano correspondiente. |
Nuevo tutorial: Rejilla exagonal
| Una onda plana es incidente en una rejilla hexagonal reflectora. La celda de la rejilla consiste en una semiesfera protuberante. Los coeficientes de dispersión para los diferentes órdenes de difracción se calculan para varias longitudes de onda diferentes. |  El módulo del campo eléctrico (gráfico de color) y el vector de Poynting promediado en el tiempo (gráfico de flechas) de parte de la rejilla hexagonal. |
Nuevo tutorial: Modelado de una antena de dispositivo móvil
| Los componentes eléctricos en sistemas de comunicación inalámbricos se diseñan para que sean pequeños y ligeros a la vez que mantienen unos rendimientos y eficiencias decentes. Las antenas son componentes esenciales en los dispositivos móviles y se requiere que se ajusten al espacio limitado permitido por las especificaciones industriales. Para cumplir con estos requisitos, es típica una antena en F invertida plana (PIFA) y es una elección popular para antenas miniaturizadas en teléfonos móviles. El diseño PIFA puede sintonizarse y ampliarse para cubrir bandas de múltiples frecuencias para teléfonos móviles, Wi-Fi, y Bluetooth®. La antena de este ejemplo introductorio se sintoniza únicamente para el rango de frecuencia de bajada de la banda de servicios inalámbricos avanzados (AWS). Las propiedades de adaptación de impedancia de la antena se calculan en términos de los parámetros S. Se simula el diagrama de radiación de campo lejano. |  Diagrama de radiación de campo lejano 3D emanando de una antena dentro de un teléfono móvil. |
Nuevo tutorial: Simulación de la transferencia de potencia inalámbrica en antenas de bucle circular
| Este modelo trata el concepto de la transferencia de potencia inalámbrica estudiando el acoplamiento de energía entre dos antenas bucle circulares sintonizadas para frecuencia UHF RFID. El tamaño se reduce utilizando inductores chip. Mientras que la orientación de una antena transmisora es fija, una antena receptora es rotada y se investiga la configuración de mejor acoplamiento en términos de los parámetros S. |  Búsqueda de la configuración óptima para la transferencia de potencia entre dos antenas de bucle circular. Se muestra el módulo del campo eléctrico. |
Nuevo tutorial: Modelado de una sonda dieléctrica cónica para diagnosis de cáncer de piel
| Se sabe que la respuesta de una onda milimétrica con frecuencias de 35 GHz y 95 GHz es muy sensible al contenido de agua. Este modelo utiliza una onda de baja potencia de 35 GHz en la banda milimétrica ka y su reflectividad a la humedad para una diagnosis no invasiva del cáncer. Como que los tumores de piel contienen mayor humedad que la piel sana, esto lleva a mayores reflexiones en esta banda de frecuencias. Por lo tanto, la sonda detecta anormalidades en términos de los parámetros S en las localizaciones del tumor. Una guía de ondas circular en el modo dominante y una sonda dieléctrica cónica son analizados rápidamente, junto con las características de radiación de la sonda, utilizando un modelo axial 2D. También se estudia la variación de la temperatura de la piel y un análisis de la fracción del tejido necrótico. |  La sonda dieléctrica cónica radia la carne humana con el propósito de encontrar cáncer a través de las propiedades de reflexión. Se excita mediante ondas electromagnéticas milimétricas procedentes de una guía de ondas. Se muestra el módulo del campo eléctrico en la guía de ondas y en la sonda dieléctrica, y la variación de temperatura en la carne humana. |
Modelado en el dominio del tiempo de medios Drude-Lorentz dispersivos
| Las matrices de agujeros plasmónicos han estado atrayendo gran interés durante la última década desde el descubrimiento de la extraordinaria transmisión a través de matrices de agujeros sub-longitud de onda. La teoría de Bethe clásica predice que la transmitancia a través de un agujero circular sub-longitud de onda en una pantalla PEC se escala como (d/lambda)^4. Además, la transmisión a través de agujeros en películas metálicas realistas puede exceder el 50% e incluso aproximarse al 100%. Este fenómeno se atribuye a los polaritones plasmónicos de superficie, que pueden tunelar la energía EM a través del agujero incluso si está muy por debajo de la longitud de onda. Este modelo es un tutorial que muestra cómo modelar la ecuación de onda completa dependiente del tiempo en medios dispersivos como plasmas y semiconductores (y cualquier medio lineal descriptible por una suma de términos resonantes de Drude-Lorentz). |  Un pulso de ondas electromagnéticas se propaga a través de un agujero sub-longitud de onda en una placa dieléctrica dispersiva. |
Nuevo tutorial: Deriva térmica en una cavidad filtro de microondas
| Los filtros de microondas son utilizados para eliminar componentes de frecuencia no deseados en la salida de transmisores de microondas. Se insertan típicamente entre una amplificador de potencia y una antena. Los amplificadores son no lineales y producen armónicos que deben de ser eliminados con filtros que tengan una banda de paso bastante estrecha. Debido a las cargas de alta potencia pero también posiblemente debido a condiciones ambientales duras, es necesario estimar la deriva de la frecuencia de la banda de paso debido a expansión térmica. Es fácil demostrar que utilizando acero para el cilindro, un ajuste basado en la temperatura de la distancia entre el final del cilindro y la caja de latón (donde se sitúa el tornillo de ajuste) puede compensar automáticamente la mayoría de la deriva térmica. |  Los filtros de microondas se utilizan para eliminar componentes frecuenciales indeseadas en la salida de los transmisores de microondas. Debido a cargas de alta potencia y quizás también a condiciones ambientales adversas, la deriva de la frecuencia de la banda de paso debido a la expansión térmica necesita ser estimada. |
Nuevo tutorial: Resonador de cavidad con simetría axial
| Este modelo de referencia ejemplifica la formulación axial 2D de la interfaz Electromagnetic Waves, Frequency Domain que está disponible con el módulo RF Module. Las llamadas del tutorial para encontrar las frecuencias de resonancia y campos dentro de una cavidad con sección cruzada rectangular y paredes perfectamente conductoras. Las expresiones analíticas para los valores propios se pueden obtener utilizando separación de variables. Los valores propios obtenidos con la simulación de COMSOL concuerdan perfectamente con los valores analíticos. El modelo también contiene instrucciones para graficar las componentes cartesianas del campo eléctrico en 3D con la dependencia correcta de la coordenada angular. Los gráficos están animados para ilustrar que los modos están viajando ondas con polarización circular derecha e izquierda. |  Geometría de la cavidad con el campo de un modo graficado en la sección cruzada. |
Estructuras periódicas exagonales
| Las estructuras periódicas hexagonales ahora se analizan correctamente utilizando puertos periódicos. Únicamente se necesita especificar la dirección de la onda incidente a los lados de la celda hexagonal y todas las condiciones de contorno periódicas se aplicarán apropiadamente. Los puertos periódicos también se han mejorado para manejar contornos de puerto particionado. |  Simulación de una rejilla utilizando la nuevas estructuras periódicas Hexagonales. |
Polarización impulsada por amortiguación como nueva relación constitutiva de la interfaz transitoria
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Para la interfaz Electromagnetic Waves, Transient, ahora se puede utilizar el modelo de dispersión Drude-Lorentz desde los modelos de campo de desplazamiento eléctrico. La funcionalidad de polarización Drude-Lorentz ahora se puede añadir como subfuncionalidad a la funcionalidad de ecuación de onda. La funcionalidad de polarización Drude-Lorentz añade la siguiente ecuación a los dominios deseados: |
 Pantallado de la selección del modelo de dispersión Drude-Lorentz en los ajustes para el nodo Wave Equation, Electric. |
Parámetros S puestos a cero para modos evanescentes
Para modos de puerto que no se están propagando (evanescentes), ahora los parámetros S se ponen a cero automáticamente. Así no es necesario añadir expresiones lógicas que anulen los parámetros S para frecuencias/ángulos donde la onda correspondiente sea evanescente. Esto simplifica el uso de los parámetros S en postprocesado.
5.0
Adaptación de la malla a las propiedades del material
Antes de resolver, ahora existe la opción de escalar automáticamente la malla respecto a las propiedades del material para resolver la longitud de onda local
Copiar la malla para condiciones periódicas
La sugerencia de malla automática controlada por la física automatiza el mallado para condiciones periódicas.
Mallado automatizado para capas perfectamente adaptadas
La nueva sugerencia de automallado aplica automáticamente un mallado de barrido (3D) o mapeado (2D) a los dominios con capas perfectamente adaptadas (PML).
Puertos TEM numéricos
El módulo RF ahora incluye una funcionalidad de puerto TEM Numérico para líneas de transmisión
Mallado automático para PML: Este modelo simula una antena FM impresa en el parabrisas trasero de un vehículo. La simulación calcula el diagrama de radiación de campo lejano de la antena y los campos eléctricos en un bus de cables interior. La funcionalidad de mallado automático permite la definición, con un solo clic, de la capa PML. La misma puede utilizarse también para condiciones de contornos periódicos.
COMSOL Multiphysics 6.3