COMSOL RF Module 5.2a

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 cmo 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

Malla controlada por la física mejorada para manejar medios con pérdidas

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)

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 abosrber 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 gaussianos 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 aplicacines 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 radiacion 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 semiconductors (y cualquier medio lienal 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 micrrondas. 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. Unicamente 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

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 funcionialidad de polarización Drude-Lorentz añade la siguiente ecuación a los dominios deseados: Esta ecuación se resolverá junto con la ecuación de onda dependiente del tiempo para el potencial vector magnético.

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 condicines de contornos periódicos.

4.4

Condición de contorno de transición para alta conductividad

La formulación de la condición de contorno de transición se ha mejorado para manejar el caso de un contorno interior que tenga una conductividad del material muy alta. Esto puede ser utilizao para modelar una capa de metal que es mucho más fina que cualquiera de las otras dimensiones del modelo.

Condiciones de contorno de puerto interior

Cuando se modelan fuentes de ondas electromanéticas en el módulo RF, las condiciones de contorno de puerto normalmente se configuran en los contornos exteriores de un modelo para representar una fuente que está localizada fuera del espacio del modelo. Sin embargo, a veces es más conveniente localizar la fuente dentro del dominio del modelo. El nuevo puerto hendidura o Slit Port introduce la capacidad de posicionar una fuente en un contorno interior. Esta fuente puede ser respaldada por un Dominio o por un PEC (conductor eléctrico perfecto). El puerto de hendidura respaldado por un PEC introducirá dos condiciones de contorno en un contorno interior. En un lado del contorno, se aplicará la condición PEC, en el otro lado cualquiera de las condiciones de contorno de puerto regulares podrá ser utilizada para excitar un campo que se propaga lejos del contorno. La dirección en la que el campo se propaga lejos del contorno se especifica por la orientación del puerto (Port Orientation. Por otro lado, el puerto de hendidura respaldado por el dominio, es un contorno transparente. Puede excitar una onda que se propaga lejos del contorno, y cualquier onda incidente sobre el puerto respaldado por el dominio pasará a través sin impedimento.

Las paredes de esta antena de bocina 2D están modelados con la nueva condición de contorno de transición. La antena es excitada con una excitación de puerto de hendidura respaldado por PEC.

El puerto de hendidura respaldado por dominio también es útil para modelar problemas periódicos. Cuando se modelan estructuras que tienen muchos órdenes de difracción de mayor orden, como en las rejillas, uno ha de tener en cuenta cada uno de los órdenes difractados con una condición de contorno de puerto separada. Para estructuras 3D, puede incluso haber difracción en múltiples planos. Sin embargo, a veces no estamos interesados en considerar cada orden difractado separadamente, y solamente queremos saber la transmitancia y reflectancia general de una estructura periódica. En este caso, un puerto de hendidura respaldado por dominio puede ser utilizado. El puerto de hendidura puede insertar una onda plana incidente, viniendo en cualquier ángulo, y cualquier onda reflejada hacia el puerto pasará a su través, y dentro de un PML localizado detrás de él. El PML abosrberá todos los modos de orden superior simultáneamente.

Variables de postprocesado de antena adicionales

En el módulo RF ahora es posible extraer la ganancia de antena (en lineal y en escala dB), así como las variables de campo lejano en términos de los ángulos theta y phi, elevación y acimultales.

Antena GPS polarizada circularmente sintonizada con los resultados de ratio axial. Este modelo estará disponible en la versión 4.4 a través de la actualización de la librería de modelos.

Potencia de puerto depositado

En muchas aplicaciones de calentamiento por microondas es deseable controlar la cantidad de potencia que se deposita en el modelo. Especificando la potencia depositada, se añade al modelo una condición de realimentación y la potencia aplicada se ajusta para que la potencia deseada sea depositada dentro del modelo. Esto es de aplicación en calentamiento de RF para biomedicina, modelado de plasma y otras áreas.

Análisis modal de contorno de puerto numérico con condiciones de contorno de impedancia

La condición de contorno de puerto numérico es utilizada para calcular los campos en un contorno de una guía de ondas donde las distribuciones de campo no se pueden calcular analíticamente (como en puertos rectangulares, coaxiales o circulares). Estos cálculos de puertos numéricos ahora pueden considerar la condición de contorno de impedancia. La condición de contorno de impedancia considera el efecto de paredes con pérdidas, en lugar de asumir que las paredes son conductores eléctricos perfectos. La condición de contorno periódica también puede ser considerada.

Las formas de los modos de la guía de ondas calculados numéricamente en cualquier extremo consideran la conductividad finita de las paredes de la guía.

Campo de fondo de haz gaussiano

La formulación de campo dispersado se utiliza par calcular la dispersión de campos electromagnéticos fuera de un objeto. Típicamente una onda plana uniforme se especifica como el campo de fondo, pero el nuevo campo de fondo de haz gaussiano permite especificar una haz gaussiano, propagándose a lo largo de una de las direcciones de los ejes, de un cuello del haz y foco específicos. También se puede especificar la polarización del haz.

El haz gausiano de fondo de la formulación de campo dispersado.

Nuevas potentes interfaces de usuario para calentamiento de microondas

Una nueva funcionalidad introducida en COMSOL ha permitido que la configuración de simulaciones que involucren calentamiento de microondas y RF sea más fácil de gestionar. Se ha introducido un nodo de multifísica dedicado en el constructor del modelo cuando se escoge la interfaz multifísica de calentamiento por microondas en el Model Wizard, junto con la intarfaz apropiada de ondas electromagnéticas, y la de transferencia de calor en sólidos.

Esto permite modelar las físicas constitutivas separadamente, para así poder comprender las reacciones del modelo a las físicas contributivas, antes de considerar sus efectos conjuntos en un problema acoplado. Esto también es adecuado para la gestión de la secuencia de estudios cuando se resuelve primero las ondas electromagnéticas en el dominio de la frecuencia, y después la transferencia de calor en los dominios del tiempo o estacionario. El nodo de multifísica permite mantener un seguimiento de las fuentes de calor de microondas en los dominios y contornos, así como las no linealidades de temperatura en todas las propiedades del material.

4.3b

Estructuras periódicas para ondas electromagnéticas

Ahora se dispone de puertos periódicos en 3D para transmisión y reflexión de ondas incidentes sobre una estructuras periódica. El puerto periódico automáticamente calcula todos los órdenes de difracción posibles para una estructura periódica con fenómenos de difracción de mayor orden. Para una completa generalidad, se puede especificar una subfuncionalidad de punto de referencia para caracterizar una estructura periódica general como una rejilla rectangular o hexagonal. Las ondas incidentes se especifican on los ángulos de elevación y acimutal.

Onda TM oblicua que incide sobre una rejilla de oro. Las celdas unitarias de la estructura periódica se muestran como alambres..

Elementos balanceados

Ahora se dispone de puertos balanceados pasivos por medio de la condición de contorno de elemento balanceado (Lumped Element) que facilita el cálculo de las matrices de parámetros S sin generar entradas de parámetros S innecesarias. Se dispone de tres tipos de elementos balanceados: Uniforme, Coaxial y Definido por el usuario. Para los cálculos en el dominio de la frecuencia, se dispone de entradas Z, L y C; para el caso transitorio está disponible la Z.

Puerto circular analíticos en 3D

La funcionalidad de puerto circular analítico para modelos 3D proporciona modos predefinidos similares a los previamente disponibles en la funcionalidad de puerto rectangular. Esta funcionalidad está disponible únicamente para estudios en el dominio de la frecuencia e incluye tipos de modos TE y TM.

4.3a

Puertos periódicos
Una nueva condición de contorno de puerto para el modelado de estructuras periódicas está disponible para interfaces de usuario de Ondas Electromagnéticas 2D. Los puertos periódicos facilitan modelar la excitación de estructuras con periodicidad Floquet e incluir configuración automática de órdenes de difracción.
El tutorial Plasmonic Wire Grating ha sido actualizado y ahora utiliza los nuevos puertos periódicos. En este ejemplo, una onda plana incide sobre una rejilla de cables en un sustrato dieléctrico. Los coeficientes de refracción, reflexión especular y difracción de primer orden son calculados en función del ángulo de incidencia.

Distribución dieléctrica mapeada de una lente de metamaterial
En este ejemplo se demuestra cómo configurar una distribución dieléctrica que varía espacialmente, que podría construirse con un metamaterial. Se define la forma de una lente convexa mediante la deformación conocida de un dominio rectangular. La distribución dieléctrica se define en el dominio rectangular original no deformado y se mapea en la forma deformada de la lente. Aunque la forma de la lente definida aquí es convexa, la distribución dieléctrica causa que el haz incidente diverja.

Nuevas formulaciones 2D y corrientes de volumen
Las nuevas formulaciones sobre el plano para las formulaciones de Ondas Electromagnéticas 2D sobre plano y 2D con simetría axial incluyen un numero de onda fuera del plano. La formulación 2D en el plano facilita modelar rejillas periódicas 2D, estructuras periódicas con incidencia fuera del plano y guías de onda de bloque. La formulación 2D con simetría axial, (a veces llamada 2.5D) es útil para modelar antenas de disco, modelar dispersión con precisión, modelos de haces láser gaussianos, y análisis de modelos de cavidades para aceleradores.
Ahora se puede utilizar una densidad de corriente externa volumétrica con Ondas Electromagnéticas mediante el uso de una nueva opción de corriente volumétrica para dominios.

Modelos de antenas de ranura espiral y helicoidal
Se dispone de dos nuevos tutoriales en la librería de modelos del módulo RF: Antena helicoidal de dos brazos y Antena de ranura espiral. El módulo RF ahora viene con 63 tutoriales con ficheros demodelos y documentación PDF paso a paso.
El tutorial de antena helicoidal de dos brazos muestra un análisis de los modos axial y normal. El tutorial de Antena de ranura espiral muestra como construir un geometría espiral utilizando curvas paramétricas y calcular parámetros S y patrones de campo lejano.

Filtro de cavidad de modo evanescente sintonizable utilizando un actuador piezo.
En este modelo tutorial se realiza un filtro de cavidad de modo evanescente añadiendo una estructura dentro de la cavidad. Esta estructura cambia la frecuencia de resonancia por debajo del modo dominante de la cavidad vacía. Se utiliza un actuador piezo para controla el tamaño de un pequeño espacio de aire que proporciona la sintonizabilidad de la frecuencia resonante. Además del módulo RF, este modelo requiere uno de los siguientes módulos: Acoustics Module, MEMS Module o Structural Mechanics Module.

4.3

Gráficos rápidos de campo lejano
Los nuevos gráficos rápidos de campo lejano facilitan la visualización del patrón de radiación asintótico para antenas de RF y microondas. Los gráficos de campo lejano están disponibles para 3D, 2D y planos de corte 3D definidos por el usuario. Una nueva herramienta de cálculo de directividad proporciona la densidad de potencia que la antena radía en la dirección de su máxima emisión. Modelos de materiales de mezcla y medios porosos
Se dispone de modelos de materiales de mezcla y medios porosos tanto para las interfaces de usuario del dominio de la frecuencia como en los transitorios del módulo RF. La conductividad se puede especificar utilizando la ley de Archie. Las fracciones del volumen se pueden definir para hasta 5 materiales diferentes de una mezcla con diferentes permitividades, permeabilidades y conductividades. Modelos de materiales de medios dispersivos
Los materiales del mundo real a menudo son dispersivos: ondas de diferentes longitudes se propagan a diferentes velocidades de fase. El módulo de RF se ha utilizado para modelar medios dispersivos desde hace bastante tiempo, en el que los usuarios han entrado sus expresiones de ecuaciones particulares para varios modelos de dispersión.

La version 4.3 ofrece tres modelos demedios dispersivos importantes como opciones predefinidas para su análisis en el dominio de la frecuencia: Drude-Lorentz, Debye, y Sellmeier.

El modelo Drude-Lorentz es adecuado para aproximar la permitividad de metales. El modelo de dispersión Debye describe la respuesta dieléctrica de un montaje de dipolos ideales sin interacción. Finalmente, la fórmula de Sellmeier es ampliamente utilizada en óptica para especificar el índice de refracción de materiales ópticos como función de la longitud de onda. Los diferentes modelos demateriales están también disponibles cuando se especifica la impedancia y las condiciones de contorno de transición. Fácil conversión entre S, Z e Y
Una entrada de impedancia característica para los resultados ahora permite la conversión entre parámetros S, impedancia Z, y admitancia Y, para los modelos ya resueltos. Esta funcionalidad está disponible a través la herramienta de Global Matrix Evaluation para valores derivados. Ecuación de línea de transmisión
Una nueva interfaz de usuario de Línea de Transmisión resuelve la ecuación de línea de transmisión armónica temporal para el potencial eléctrico. La interfaz se utiliza cuando se resuelve la propagación de ondas electromagnéticas a lo largo de líneas de transmisión unidimensionales y está disponible en 1D, 2D, y 3D.

Más de 20 nuevos modelos tutoriales
Más de 20 nuevos modelos tutoriales están disponibles en la librería de modelos del módulo RF. Todos ellos vienen con instrucciones paso a paso y, cuando es aplicable, soluciones analíticas utilizadas para su validación. Entre los nuevos tutoriales ahora disponibles se encuentran: antena parche microtira, radomo de lente dieléctrica de doble capa, acoplador de bifuración de línea, filtro cavidad de modo evanescente y antena resonador dieléctrico.

4.2a

Matrices de parámetrso S
Una nueva herramienta de evaluación de la matriz global calcula y visualiza la matriz de parámetos S completa en un único paso. Para un barrido de frecuencia o geométrico calcula y visualiza la matriz completa en una tabla - lo que puede ser utilizado para obtener un gráfico de respuesta o una visualización de superficie utilizando las nuevas funcionalidades de gráfico de tabla y superficie de tabla.

4.2

Campo lejano en un medio (RF) y nuevos modelos
Para calcular diagramas de radiación de antenas y componentes radiantes, la evaluación en campo lejano es una herramienta esencial. La funcionalidad de campo lejano se ha extendido y ahora soporta el cálculo de campo lejano en un medio distinto al vacío. Se ha cambiado para dejar de ser una característica del contorno a ser una características del dominio con una selección de dominio y una selección de contorno.

3.5

• Soporte para circuitos SPICE
• Importación ECAD (ver módulo AC/DC)
• Introducción de puertos de circuito para aplicaciones de onda, como modelado de la conexión de una línea de transmisión o una antena a un circuito externo.
• Formulación con simetría axial mejorada

3.4

• Procesado de campo lejano rápido
• Puertos agrupados para ondas EM
• Mejoras en condiciones de contorno de simetría y periódicas
• Nuevos modelos:
  • Barrido no lineal en un análisis de valores propios con una ecuación de normalización para el valor propio utilizando las nuevas condiciones de contorno periódicas
  • Cálculo de impedancia de microstrip utilizando dos terminaciones diferentes con las nuevas condiciones de puerto agrupado
  • Análisis SAR de la radiación emanada por un teléfono móvil
  • Campos eléctricos utilizados para detectar reservas petrolíferas bajo el mar

3.3a

• Condición de divergencia con escalado automático
• Condición de contorno de puerto más general
• Valores por defecto de resolvedores mejorados
• Nuevo módulo de Acoplamiento de coaxial a guía de ondas: este es un nuevo modelo de un línea de alimentación de cable coaxial que excita una onda que se propaga dentro de una guía de ondas rectangular. El modelo utiliza la condición de contorno de puerto con pares de ensamblaje, que posibilita excitar ondas en el contorno interno de una capa perfectamente adaptada.
• Modelo de Antena parche balanceada para 6GHz: este modelo es una versión actualizada que utiliza la condición de contorno de puerto y contiene otras pequeñas mejoras.

3.3

La versión 3.3, como ya se ha comentado anteriormente, se originó como escisión y mejora del (discontinuado) módulo de Electromagnetismo y en esta versión se han añadido las siguientes características:

• Capas perfectamente adaptadas(PML) para ondas electromagnéticas
• Formulación de campo dispersado
• Análisis de frecuencias propias con contornos absorbentes y materiales con pérdidas
• Niveles de potencia para puertos
• Análisis de parámetros S mejorado
• Análisis de campo lejano mejorado
• Elementos vector de orden elevado (desde 3.2a)
• Acoplamientos multifísicos preparados
  • Calentamiento de microondas
• Volante magnético
• Nuevos modelos