RF模块

优化微波炉和毫米波设备

RF模块通过研究诸如电磁波传播和高频应用中的共振效果等效果来帮助您优化设计。使用RF模块来理解和预测RF,微波炉和毫米波工业中使用的设备的性能。

RF和微波设备的设计人员需要确保基于电气电磁的产品可靠且健壮。传统的电磁模型可让您单独检查电磁波效应,但没有现实世界的产品在理想的操作条件下运行。要查看其他物理现象如何影响设计,您需要多物理模型,这允许扩展分析以包括温度升高和结构变形等效果。

带有RF模块插件到COMSOL多物理学188金宝搏优惠®仿真平台,您可以在理想或多物理方案(包括微波炉和RF供暖)中分析RF设计,所有这些都在同一软件环境中。

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热浪颜色表中的汽车模型包围在圆顶状的室内室中。

RF模块的当前和未来设计

在无线设备快节奏的行业中,电磁波分析用于产品开发中,以跟上技术的进步。例如,天线和RF前端,包括过滤器,耦合器,电源分隔线和阻抗匹配电路,应与未来的发展兼容,例如5G MIMO网络,物联网(IoT)和SATCOM。

使用分析软件来评估无线通信平台中的RF干扰和兼容性也很重要,用于开发应用程序的无缝操作,包括可穿戴设备,自动驾驶汽车以及最先进的微波炉和RF产品。

高频电磁分析和求解器

RF模块在很大程度上依赖于标准高频电磁分析的经过验证的有限元方法(FEM),还包括用于特定类型分析的替代方法和求解器。RF模块中内置的默认求解器可帮助您确信分析是正确的,并且设计由可靠的数值解决方案支持。FEM用于频域和瞬态分析,其矢量/边缘元素的1、2或3的矢量元素适合CAD表面的曲率。有四面体,六面体,棱镜和金字塔网状元素,以及自动和自适应的网格。

对于频域分析,您可以通过频率扫描来计算共振频率,S-参数,近/远场,Q因子,传播常数和天线表征。可以通过使用模型订单降低(MOR)技术(例如模态方法和基于渐近波形评估(AWE)方法的模态方法和自适应频率扫描)来提高计算效率。对于瞬态分析,您可以对非线性材料进行建模,信号传播和返回时间,非常宽带的行为以及时间域反射仪(TDR)。

其他方法和分析可用于传输线方程,明确的时域,使用NetList,渐近散射和边界元素方法(BEM)的电路建模。

您可以使用RF模块建模

使用COMSOL进行各种射频分析188金宝搏优惠®软件。

六角形天线阵列模型的特写视图。

天线和天线阵列

计算反射功率和远场辐射以及天线阵列的增益模式。

波导到微带线转变模型的特写视图,显示了波的方向。

传输线和波导

分析微带线,共面波导(CPW)和底物积分波导(SIW)。

威尔金森电力分隔器模型的特写视图显示了电场。

耦合器和电力分隔线

计算S-参数用于分析耦合器和功率分隔线的匹配,隔离和耦合性能。

电路板模型的特写视图显示了电场。

EMI/EMC申请

分析电磁干扰(EMI)和电磁兼容性(EMC),包括串扰和分离。

微带线循环器模型的特写视图。

铁磁设备

将磁性材料包括在微波组件中,例如铁氧体谐振器和循环器。

表面安装设备模型的特写视图显示了电场。

过滤器

分析微带,CPW和空腔过滤器的性能,包括热,结构和其他物理现象。

微波炉模型的特写视图显示了内部的热分布。

微波炉

将全波电磁分析与时间依赖性传热模拟相结合。

MRI鸟笼模型的特写视图显示了磁场。

生物医学和MRI

模拟微波处理以及与植入设备的MRI相互作用。

PEC球模型的特写视图显示RCS和背景字段。

散射和RCS

使用全波和渐近方法计算雷达横截面(RC)和一般散射场。

拆分环谐振器模型的特写视图显示了一个环上的电场。

频率选择表面

频率选择性表面和一般周期结构的模型传输,反射率和衍射。

RF和微波加热

微波加热在食品加工,医疗技术以及移动设备中至关重要。最新的5G组件比前几代设备产生更多的热量,从而使热管理比以往任何时候都更重要。RF模块具有完全集成的电磁加热和传热功能,具有处理传导,对流和温度依赖性材料数据的能力。与结构力学模块或者MEMS模块,您可以考虑热变形和应力。通过添加传热模块,您可以在模型中进一步包括热辐射的影响。

天线和辐射

您可以很容易地根据方向性和从其辐射模式获得辐射元件(例如天线或天线阵列)的性能,从其辐射模式中获得增益,这是使用专门的远场分析从近场解决方案中计算出来的。天线输入匹配特性可以通过天线饲料上的端口条件很容易获得,该端口条件用于计算S参数。

在辐射设备具有圆柱形对称性的情况下,2D轴对称分析选项可实现更快的计算顺序。

天线阵列分析如果明确建模,则在计算上需要进行计算。要快速对天线阵列的性能进行可行性研究,您可以通过将功能用于天线阵列因子来简化模拟,从而节省宝贵的计算时间。

对于散射模拟,专用的散射场公式使您可以将事件波指定为包括高斯梁,线性极化平面波和用户定义的字段的背景场。

包含完美匹配的层(PML),可以吸收外向辐射,以在各种频率和入射角中吸收。

RF模块中的功能和功能

在以下各节中更详细地探索RF模块的功能和功能。

具有电磁波,频域节点和图形窗口中的偶极天线模型的模型构建器的特写视图。

内置用户界面

RF模块为上述所有分析类型提供内置用户界面。这些接口定义了域方程,边界条件,初始条件,预定义的网格,具有求解器设置的预定义研究以及预定义的图和派生值。所有这些步骤都可以在comsol多物理学中访问188金宝搏优惠®环境。

可用的边界条件都对应于正在建模的微波组件。零件库有助于构建组件的几何形状。网格和求解器设置由软件自动处理,并提供手动编辑选项。

在图形窗口中,加载零件设置和Wilkinson Power Divider模型的特写视图。

CAD导入和部分库

加上CAD导入模块,您可以将各种行业标准的CAD格式导入RF分析。导入选项包括维修,您可以打败几何形状以准备梅式分析和分析。这设计模块包括这些功能,以及以下3D CAD操作:阁楼,圆角,倒角,中表面和增厚。

直接在comsol多物理学中构建几何形状时188金宝搏优惠®,RF模块包含一个零件库,其中包含RF模拟经常需要的复杂形状:连接器,表面安装设备和波导。这些零件可作为参数几何模型可用,许多RF零件包括用于在设置分析时应用PEC边界条件的导电边界的选择。

模型构建器的特写视图和图形窗口中的1D图。

频率和时间域变换

虽然瞬态分析对于处理信号完整性(SI)问题很有用,但使用生成S-参数的频域模拟来解决许多RF和微波示例。通过在常规频域研究之后执行频率到时间快速傅立叶变换(FFT),TDR分析是可行的。这种类型的分析有助于通过研究时域中的信号波动来识别传输线上的物理不连续性和阻抗不匹配。

用较小的频率步长执行宽带频率扫描可能是一项耗时且繁琐的任务。可以通过进行瞬态模拟和频率FFT来获得宽带天线研究,例如S参数和/或远场辐射模式分析。

图形窗口中突出显示了带有热扩展节点的模型构建器的特写视图。

多物理分析

用于建模现实现象,comsol多物理学188金宝搏优惠®,RF模块和其他附加产品允许进行多种多物理分析。热分析和应力变形是滤波器设计的重要考虑因素。例如,腔过滤器通常是由介电和金属材料制成的。金属的电导率随温度而变化,这会影响装置中的损耗并散发热量。热量的耗散导致温度升高,温度变化会导致材料扩展或收缩。因此,当腔滤波器承受高功率载荷或极端热环境时,可能会发生漂移。多物理分析将帮助您考虑设备优化中的这种效果。

模型构建器的特写视图突出显示了具有完美匹配的层节点,并且在图形窗口中的天线旁边有一个人头几何形状。

边界条件

为了准确的高频电磁模型,您需要访问边界条件的广泛选择,例如描述金属边界。

RF模块中的显着边界条件:

  • 完美的电气和磁导体(PEC和PMC)
  • 阻抗(有限电导率)
  • 过渡(薄损耗的金属板和多层)
  • 周期性(floquet)
  • 吸收边界
  • 电容性,电感和电阻式总元件
  • 端口
    • 矩形和圆形波导
    • 同轴电缆
    • 数字(在任意形状上匹配的模式)
    • 横向电磁(TEM)
    • 集结
    • 带有试金文件的两个和三端口网络系统
具有材料节点的型号构建器的特写视图突出显示,并添加材料窗口显示RF选项。

材料特性

RF模块包括一个具有材料特性的库材料,可帮助建模RF,微波炉和毫米波电路板以及非线性磁性建模。RF材料库包含以下公司产品中的材料属性数据:

  • 罗杰斯公司
  • Isela组
  • Avient Corporation

对于高级建模,您可以通过指定不均匀,各向异性,非线性和分散材料的属性来自定义材料。所有属性都可以在空间上变化和不连续。此外,您可以定义相对介电常数和渗透率。对于有损耗的材料,您可以使用复杂值的特性,电导率或损失切线。对于表现出色散材料的材料,提供了两种模型:Drude -Lorentz和Debye。对于涉及磁性材料的更高级分析,您可以指定非线性磁性行为。

具有史密斯图节点的模型构建器的特写视图突出显示了图形窗口中的相应结果。

数据可视化和提取

目前使用电场和磁场,S-参数,功率流,耗散,远场辐射模式和史密斯图的预定义图的仿真结果。S-参数可以导出到试金文件格式。您还可以将结果显示为您自由定义的物理量的表达图,也可以将其显示为从模拟获得的列表的派生值。

图形窗口中突出显示了具有衍射顺序节点的模型构建器的特写视图。

周期性结构

周期性结构对于许多针对新颖的5G硬件,亚波长度成像和高级雷达技术等应用开发的工程电磁结构至关重要。在RF模块中,您可以对这些结构进行建模,包括其高阶衍射模式,具有FLOQUET周期条件和不同的衍射顺序。使用这些功能,可以精确设计用于反射和传输阵列和全息表面的元素。

每个业务和每个模拟都需要不同。

为了充分评估comsol多物理学是否188金宝搏优惠®软件将满足您的要求,您需要与我们联系。通过与我们的一位销售代表交谈,您将获得个性化的建议和充分记录的示例,以帮助您充分利用评估,并指导您选择适合您需求的最佳许可选项。

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