Проектировщики и разработчики СВЧ-устройств должны быть уверены, что используемые электромагнитные модели надежны и достоверны. Традиционная вычислительная электродинамика сфокусирована на исследовании только электромагнитных явлений, но ни одно реальное изделие не ограничено рамками одного раздела физики. Чтобы учесть влияние других физических явлений на виртуальный прототип, требуется междисциплинарное или мультифизическое моделирование, которое позволяет учитывать такие эффекты, как рост температуры, механические деформации и потоки жидкостей или газов.
Расширяя возможности базовой платформы COMSOL Multiphysics® за счет модуля Радиочастоты, вы сможете исследовать СВЧ-радиочастотные устройства в единой интегрированной мультифизической программной среде, учитывающей естественным образом, например, микроволновый и радиочастотный нагрев.
Конечные продукты, различные электронные компоненты и устройства всегда могут быть улучшены. Модуль Радиочастоты позволяет оптимизировать их конструкцию, за счет детального исследования физических явлений распространения электромагнитных волн, микроволнового и радиочастотного нагрева, чтобы создать лучший продукт и опередить конкурентов.
В динамично развивающихся отраслях электронной (радиочастотной, микрометрового и миллиметрового диапазонов) промышленности, разработка продуктов должна соответствовать современным трендам и технологиям. Например, антенны и радиочастотные тракты (включая фильтры, ответвители, делители мощности и цепи согласования импеданса) должны быть совместимыми с будущими разработками: сетями пятого поколения MIMO 5G, Интернетом вещей и спутниковой связью (SatCom).
Также важно измерять радиочастотные помехи и оценивать радиочастотную совместимость платформ беспроводной связи, чтобы изделия для новых прикладных областей — носимой электроники, беспилотных автомобилей и современных микроволновых и радиочастотных устройств — работали без проблем и без помех.
Программный пакет COMSOL® поможет вашей компании перейти на технологии СВЧ-расчётов сегодняшнего и завтрашнего дня.
Дополняя базовую платформу COMSOL Multiphysics® модулем Радиочастоты, вы получаете доступ к специализированным функциям и методам моделирования радиочастотных и микроволновых устройств, расширяющим возможности пакета COMSOL Multiphysics®.
Модуль Радиочастоты включает инструменты для моделирования следующих задач:
Предустановленные физические интерфейсы: простые и быстрые настройки для СВЧ-моделей
Вы можете проводить анализ радиочастотных и микроволновых устройств, выбирая в пакете уже готовые предустановленные физические интерфейсы. Они содержат полный список удобных инженерных функций, условий и настроек для различных сценариев моделирования, так что расчетную модель можно построить, не вникая в сложную физику лежащих в ее основе уравнений Максвелла.
Исследуете ли вы простые радиочастотные электромагнитные устройства или связываете их с другими физическими явлениями, такими как теплопередача и механика конструкций, вы найдете нужные вам инструменты среди большого набора встроенных физических интерфейсов.
Физические интерфейсы модуля Радиочастоты:
Настройки физики и физических интерфейсов: Задание портов, кабельных подключений, контуров тока и т.п.
Для эффективного моделирования электромагнитных задач требуется большой набор граничных условий и геометрических настроек. В модуле Радиочастоты вы найдете предопределенные геометрические функции для работы с одномерными, двухмерными и трехмерными моделями.
Доступен широкий набор граничных условий для описания металлических границ, включая задание границы с комплексным импедансом, идеальные электрические и магнитные проводники, а также излучающих или поглощающих границ, например, рассеивающих границ (типа Зоммерфельда) и идеально согласованных слоев (PML). Модуль Радиочастоты поддерживает задание периодических граничных условий, снижающих геометрические размеры модели.
Набор граничных условий покрывает широкий диапазон инженерных задач проектирования, позволяя создавать модели портов, кабелей, устройств и компонентов со сложной геометрией.
Граничные условия, доступные в модуле Радиочастоты:
Моделирование на основе пользовательских уравнений: Модификация исходных уравнений Максвелла для тонкой настройки расчета
Хотите взять на себя управление и получить полный контроль над моделью? Моделирование на основе пользовательских уравнений (equation-based modeling) предоставит вам доступ и возможность редактировать исходные уравнения непосредственно в программной среде, подстраивая модель под необходимые требования.
В модуле Радиочастоты для электромагнитных расчетов обычно с помощью метода конечных элементов ищется решения для формулировки системы уравнений Максвелла в частотной области. Гибкость и адаптивность конечно-элементных методов, реализованных в пакете, позволяет получить надежные и достоверные результаты при использовании пользовательских формулировок и уравнений.
Кроме этого, реализованные в пакете инструменты для моделирования на основе пользовательских уравнений избавляют от необходимости программировать и создавать собственный расчетные коды с нуля, предоставляя значительно более гибкие возможности и уменьшая время, затрачиваемое на создание моделей и проведение исследований.
Гибкость моделирования на основе пользовательских уравнений (equation-based modeling) в модуле Радиочастоты:
Хотите взять на себя управление и получить полный контроль над моделью? Моделирование на основе пользовательских уравнений (equation-based modeling) предоставит вам доступ и возможность редактировать исходные уравнения непосредственно в программной среде, подстраивая модель под необходимые требования.
В модуле Радиочастоты для электромагнитных расчетов обычно с помощью метода конечных элементов ищется решения для формулировки системы уравнений Максвелла в частотной области. Гибкость и адаптивность конечно-элементных методов, реализованных в пакете, позволяет получить надежные и достоверные результаты при использовании пользовательских формулировок и уравнений.
Кроме этого, реализованные в пакете инструменты для моделирования на основе пользовательских уравнений избавляют от необходимости программировать и создавать собственный расчетные коды с нуля, предоставляя значительно более гибкие возможности и уменьшая время, затрачиваемое на создание моделей и проведение исследований.
Гибкость моделирования на основе пользовательских уравнений (equation-based modeling) в модуле Радиочастоты:
Построение конечно-элементной сетки: полный контроль для разрешения волновых процессов
В модуле Радиочастоты вы получаете полный контроль за построением конечно-элементной сетки. Это особенно важно при исследовании материалов, свойства которых могут меняться в процессе моделирования, например, при расчёте электромагнитного нагрева.
Используя возможность автоматической генерации сетки на основе настроек физического интерфейса (physics-controlled meshing), в COMSOL Multiphysics® вы получите корректное разрешение волновых процессов для точного расчета необходимых электромагнитных явлений. После этого вы сможете варьировать размеры и число сеточных элементов для достижения требуемой точности.
Широкий набор инструментов для автоматической и ручной настройки сетки для вашей радиочастной модели позволяет корректно разрешать диэлектрические области, идеально согласованные слои (PML) и периодические структуры. Полный контроль для процессом построения сетки обеспечивает точные результаты моделирования.
В модуле Радиочастоты доступно построение сеток на основе:
Используемые численные методы и доступные типы исследований: расчет резонансов, распространения СВЧ-сигналов и частотных характеристик
Вы можете использовать все доступные в COMSOL Multiphysics®численные методы и решатели для решения комплексных электромагнитных уравнений, не жертвуя скоростью и точностью расчетов. Продуманный набор используемых по умолчанию решателей в модуле Радиочастоты гарантирует, что ваши исследования будут корректными, а проектирование построено на основе надежных и верифицированных расчетных схем.
Какие бы системы вы ни моделировали, вы можете выбрать необходимый тип исследования и изменить все связанные с ним настройки. Доступно проведение исследований на собственные значения, расчетов как в частотной области, так и непосредственно во временной области. В модуле Радиочастоты найдется решение для каждой вашей задачи моделирования.
Численные методы, доступные в модуле Радиочастоты:
Типы исследований, доступные в модуле Радиочастоты:
Инструменты постобработки: визуализация э/м полей, частотных характеристик, извлечение необходимой численной информаци и т.п.
Вы можете представить коллегам, заказчикам и руководителям результаты моделирования в привлекательной и наглядной форме , включая графики S-параметров, сложные визуализации диаграммы излучения в дальней зоне и диаграммы Смита. Красочные цветовые схемы и графики любых расчетных величин позволяют быстро интерпретировать результаты моделирования и привлекают к ним внимание. Какие бы исследования вы не проводили, эти возможности по визуализации помогут вашей группе быстро перейти к следующим этапам процесса разработки. Полученные в ходе расчётов данные также можно экспортировать для дальнейшей обработки в сторонних программах.
Инструменты постобработки в модуле Радиочастоты:
Приложения для моделирования: настройте входные и выходные данные модели, чтобы упростить процесс моделирования
приходилось запускать одни и те же модели и проводить однотипные расчеты для других ваших коллег, менее знакомых с численным моделированием в целом и пакетом в частности. С помощью Среды разработки приложений, встроенной в программный пакет COMSOL Multiphysics®, вы можете создавать приложения для моделирования на основе моделей COMSOL, которые упрощают процесс моделирования, ограничивая изменение входных данных и контролируя выходные данные, выводя только нужные для конечного пользователя результаты. С ними ваши коллеги смогут проводить типовые расчеты самостоятельно.
Интерфейс приложений для моделирования (Simulation Apps) позволяет легко изменять конструкционные параметры или расчётные данные, например, коэффициент усиления или рабочую частоты для антенны, и следить за влиянием изменений, не проводя повторно процесс сборки и настройки всей модели. С помощью приложений вы можете ускорить процесс проведения своих собственных исследований. Кроме того, можно предоставить доступ к приложениям своим коллегам, чтобы они самостоятельно выполняли свои расчеты, освобождая ваше время и силы для других задач.
Рабочий процесс создания и использования приложений для моделирования очень прост:
Используя функционал приложений для моделирования вы сможете предоставить доступ к численным расчетам и проектированию вашим коллегам внутри отдела и ли лаборатории, всей организации целиком, студентам и аспирантам, клиентам и заказчикам.
Чтобы радиочастотные изделия, устройства и компоненты надежно работали в реальных условиях, требуются реалистичные численные модели. Вы можете изучить, как несколько физических явлений влияют на исследуемую электродинамическую систему, используя программный пакет COMSOL Multiphysics® и модуль расширения Радиочастоты.
На большую часть радиочастотных компонентов и устройств влияют другие физические явления, такие как теплопередача, физика плазмы или механика конструкций. Для создания максимально точных моделей требуется одновременно учитывать все эти явления. Вы можете с легкостью сочетать все необходимые физические явления в одной программной среде для моделирования с помощью модуля расширения Радиочастоты пакета COMSOL Multiphysics®.
На ваш продукт влияют явления, относящиеся к другим разделам физики? Вы можете сочетать модуль Радиочастоты с любым модулем расширения или модулем интеграции LiveLink™ из программного пакета COMSOL, а все модули расширения полностью совместимы с базовой программной платформой COMSOL Multiphysics®. Таким образом, процесс моделирования остается тем же самым, какую бы прикладную физическую задачу вы ни решали.