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“RF 模块”通过研究高频应用中的电磁波传播和谐振效应等因素,可以帮助您优化产品设计。您可以使用“RF 模块”来了解和预测射频、微波和毫米波行业中使用的器件的性能。

 

射频和微波器件的设计人员需要确保电磁产品的可靠性和稳定性。通过传统的电磁建模,您可以单独检查电磁波效应,但现实生活中没有任何产品能够在理想的工作条件下运行。为了研究其他物理现象对产品设计的影响,您需要进行多物理场建模,将传统的电磁模型扩展为包含温升和结构变形等多种效应的建模。

 

借助 COMSOL Multiphysics® 仿真平台的附加“RF 模块”,您可以在理想或多物理场环境下分析包括微波和射频加热在内的各种射频设计,实现在一个软件平台中模拟所有物理现象。

 

以 Thermal Wave 颜色表显示的汽车模型,封闭在圆顶消声室中。

 

RF 模块使设计满足当前和未来发展

  在快速发展的无线设备行业中,人们使用电磁波分析来进行产品开发,以跟上技术的进步。举例来说,包括滤波器、耦合器、功分器和阻抗匹配电路在内的天线和射频前端都应适应未来的发展,比如 5G MIMO 网络、物联网(IoT)和卫星通信(SatCom),等等。 不仅如此,使用分析软件评估无线通信平台中的射频干扰和兼容性也很重要,只有具备这些功能的产品才可以无缝对接到可穿戴设备、自动驾驶汽车以及最先进的微波和射频产品等各类应用的开发中。

 

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高频  电磁分析和求解器

  “RF 模块”在很大程度上依赖于经过验证的有限元法(FEM)进行标准的高频电磁分析,还包含用于特定类型分析的替代方法和求解器。“RF 模块”内置的默认求解器可以帮助您确保分析结果的准确性,并通过可靠的数值解为您的设计提供支持。有限元法用于频域和瞬态分析,具有适用于 CAD 表面曲率的 1 阶、2 阶或 3 阶矢量/边单元。我们提供了四面体、六面体、棱柱和金字塔网格单元,以及自动和自适应网格划分。

 

对于频域分析,您可以通过频率扫描来计算谐振频率、S 参数、近场/远场、Q 因子、传播常数和天线特性。通过采用模型降阶(MOR)技术可以提高计算效率,例如,使用模态方法和基于渐近波形估计(AWE)方法的自适应频率扫描。对于瞬态分析,您可以对非线性材料、信号传播和返回时间、超宽带特性以及时域反射法(TDR)进行建模。

 

我们还提供了可用于分析传输线方程、显式时域、使用网表的电路建模、渐近散射和边界元法(BEM)等建模方法。  

 

A microstrip patch model showing the far-field radiation pattern in the Rainbow Light color table.

 

射频和微波加热

微波加热在食品加工、医疗技术中都起着非常重要的作用,在移动设备中也受到相当大的关注。最新的 5G 组件会产生比前几代设备更多的热量,这使得热管理变得前所未有的重要。“RF 模块”具有完全集成的电磁热和传热功能,能够处理热传导和对流,以及与温度相关的材料数据。与结构力学模块或 MEMS 模块结合使用时,还可以计算热变形和应力。通过添加传热模块,您可以在模型中进一步包含热辐射的影响。

 

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天线和辐射

  通过使用专门的远场分析在辐射元件(如天线或天线阵列)近场解的基础上计算得到的辐射方向图,您可以根据图示的方向性和增益来方便地表征这些元件的性能。在天线馈源上使用端口条件(用于计算 S 参数),可以很容易地获得与天线输入匹配的属性。

 

  如果辐射装置具有圆柱对称性,二维轴对称分析选项可以使计算速度提高多个数量级。

 

  如果进行显式建模,天线阵列分析对计算资源的要求很高。为了对天线阵列的性能进行快速可行性研究,您可以使用天线阵列因子功能来简化仿真,节省宝贵的计算时间。

 

  对于散射仿真,您可以使用专门的散射场公式将入射波指定为背景场,包括高斯波束、线偏振平面波和用户定义的场。

 

  引入完美匹配层(PML)能够在广泛的频率和入射角范围内吸收出射辐射。

 

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RF模块