Points forts de COMSOL Multiphysics^® 6.4

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Nouveautés du module RF

Pour les utilisateurs du module RF, la version 6.4 de COMSOL Multiphysics^® introduit une modélisation simplifiée des lignes de transmission, une nouvelle fonctionnalité pour la conception simplifiée de métamatériaux et une meilleure fonctionnalité de champ lointain pour l'optimisation et l'analyse de polarisation. Découvrez ces nouveautés et bien d'autres encore ci-dessous.

Amélioration de la modélisation des lignes de transmission

La nouvelle interface Ligne de transmission, paramètres remplace une configuration multiphysique complexe par des configurations simplifiées. Elle calcule la résistance série, l'inductance série, la conductance shunt et la capacité shunt par unité de longueur, ainsi que l'impédance caractéristique et la constante de propagation pour les lignes de transmission à deux conducteurs. Ce calcul est effectué en domaine fréquentiel au moyen d'une modélisation 2D et est présenté dans le tutoiel Transmission Line Parameters of a Coaxial Cable.

Les configurations multiconducteurs sont désormais prises en charge dans l'interface Ligne de transmission par le biais de plusieurs variables dépendantes. Les paramètres des éléments distribués sont définis sous forme de matrices carrées dont la taille dépend du nombre de conducteurs. De plus, des fonctionnalités permettent désormais de modéliser des éléments en série et en dérivation, ce qui améliore la flexibilité de modélisation.

L'interface utilisateur de COMSOL Multiphysics montre le Constructeur de modèles avec le noeud Conducteur de signal mis en évidence, la fenêtre de réglages correspondante et quatre fenêtres graphiques.

Câble coaxial modélisé à l'aide de l'interface Ligne de transmission, paramètres. Le modèle extrait les paramètres de la ligne de transmission et calcule le potentiel électrique, le champ électrique et la densité de flux magnétique.

Structure périodique pour la modélisation simplifiée des métamatériaux

Pour simplifier la modélisation des structures périodiques et de métamatériaux, la nouvelle fonctionnalité Structure périodique, disponible dans l'interface Ondes électromagnétiques, domaine fréquentiel, offre par défaut les fonctionnalités Port périodique et Condition périodique de Floquet. Les modèles tutoriels Fresnel Equations (RF) et Frequency Selective Surface, Periodic Complementary Split Ring Resonator illustrent cette nouveauté.

L'interface utilisateur de COMSOL Multiphysics montre le Constructeur de modèles avec le noeud Structure périodique mis en évidence, la fenêtre de réglages correspondante et deux fenêtres graphiques.

Le modèle tutoriel Frequency Selective Surface, Complementary Ring Resonator a été remanié afin d'utiliser la nouvelle fonctionnalité Structure périodique.

Amélioration de la fonctionnalité de champ lointain

Les fonctions du champ lointain sont désormais utilisables pour l'optimisation, ce qui permet d'effectuer des études d'optimisation de forme pour améliorer le gain des antennes. Le nouveau tutoriel Optimizing the Front End of a Conical Horn Lens Antenna illustre cette possibilité. De plus, de nouvelles variables, EfarLHCP et EfarRHCP, ont été introduites pour calculer les composantes de polarisation circulaire gauche et droite dans les analyses en champ lointain.

Le rayonnement lointain en présence d'un substrat peut également être analysé à l'aide de la nouvelle fonctionnalité Domaine de champ lointain, inhomogène. Cette nouveauté prend en charge le calcul en champ lointain pour les structures composées d'un superstrat (air) et d'un substrat diélectrique homogène, comme illustré dans le tutoriel Embedded Scatterer on a Substrate.

L'interface utilisateur de COMSOL Multiphysics montre le Constructeur de modèles avec la fenêtre Remplacer l'expression développée et deux modèles d'antennes dans la fenêtre graphique.

Les fonctions de champ lointain sont accessibles dans les réglages de l'étude Optimisation de forme via le bouton Remplacer l'expression dans la section Fonction objectif.

Cette animation illustre la façon dont le processus d'optimisation modifie la géométrie initiale de la lentille afin d'obtenir une version à gain accru.

Nouvelles variables pour le calcul du couplage entre différentes frontières source et destination

Afin de simplifier l'analyse, par exemple, du couplage entre des ondes guidées et des ondes en espace libre (et vice versa), de nouvelles variables ont été créées pour l'efficacité de découplage (c'est-à-dire le rapport entre la puissance de sortie intégrée et la puissance d'entrée). Ces variables sont accumulées de manière hiérarchique, ce qui facilite l'analyse du couplage avec des caractéristiques et des frontières de petite et grande taille. De même, il existe une hiérarchie de variables pour tenir compte de la perte intégrée due à l'absorption. Des variables sont disponibles pour la perte de puissance et la perte normalisée par rapport à la puissance d'entrée. Cette fonctionnalité est principalement illustrée dans le modèle Modeling a Scatterer Near an Optical Waveguide mais peut également être observée dans les tutoriels suivants :

Modèle de guide d'ondes avec un diffuseur dont les résultats de la lumière diffusée sont illustrés.

Un guide d'ondes avec un diffuseur (représenté sous forme de pilier). La lumière diffusée vers l'arrière, vers l'avant et sur les côtés est prise en compte grâce aux nouvelles variables de découplage.

Améliorations apportées aux graphiques de polarisation et à l'exploitation des résultats

Dans le graphique Polarisation, une nouvelle option permet de normaliser les ellipses de polarisation à l'efficacité de diffraction maximale. Ainsi, la taille de l'ellipse représente l'efficacité de diffraction. De plus, de nouvelles options de graphique indiquent la zone de propagation des ordres de diffraction. Le graphique Polarisation amélioré est présenté dans les modèles tutoriels Hexagonal Grating (Wave Optics) et Hexagonal Plasmonic Color Filter.

La fonctionnalité Calcul de section efficace offre désormais plusieurs options pour modéliser les sections efficaces de diffusion, d'absorption et d'extinction : un graphique par défaut ou une évaluation globale, qui sont présentés respectivement dans les tutoriels Optical Scattering off a Gold Nanosphere et Scatterer on Substrate.

Les noeuds Evaluation globale, tels que les réflectances, les transmittances et les efficacités de diffraction, ont été intégrés dans des noeuds Groupe d'évaluations, ce qui permet la mise à jour automatique des données du tableau après ré-exécution du calcul. Cette fonctionnalité est illustrée dans le tutoriel Waveguide S-Bend dans lequel la réflectance, la transmittance et les pertes sont évaluées.

L'interface utilisateur de COMSOL Multiphysics montre le Constructeur de modèles avec un graphique 1D mis en évidence, la fenêtre de réglages correspondante et un graphique de polarisation dans la fenêtre graphique.

Graphique Polarisation pour le modèle tutoriel Hexagonal Grating (Wave Optics), montrant les ellipses de polarisation normalisées à la plus grande efficacité de diffraction et la courbe entourant la zone des ordres de diffraction se propageant.

Nouveaux tutoriels

La version 6.4 de COMSOL Multiphysics^® apporte plusieurs nouveaux tutoriels au module RF.

Optimizing the Front End of a Conical Horn Lens Antenna

Deux modèles d'antennes dont l'un présente une forme de lentille plus efficace.

Une géométrie de lentille paramétrée est optimisée pour obtenir une forme de lentille plus efficace, améliorant ainsi le gain réalisé. L'optimisation de forme élimine le besoin d'une paramétrisation explicite et permet d'obtenir des performances comparables ou supérieures en une fraction du temps nécessaire pour effectuer plusieurs balayages paramétriques.

Nom de l'application:
conical_horn_lens_antenna_shape_optimization
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Microstrip Patch Antenna Surrogate Model

Deux modèles d'antennes illustrant le modèle complet par la méthode des éléments finis (FEM) et le modèle de substitution.

Cet exemple fait intervenir un modèle de substitution à réseau de neurones profond (DNN) pour évaluer rapidement les performances d'une antenne patch à microruban en fonction de quatre paramètres de conception : longueur du patch, longueur du stub d'accord, constante diélectrique du substrat et fréquence. Le modèle de substitution permet une estimation rapide des performances sans nécessiter de simulations électromagnétiques complètes. L'évaluation asymptotique des formes d'onde des paramètres S calculés est également utilisée pour une analyse efficace de la réponse en fréquence.

Nom de l'application:
microstrip_patch_antenna_surrogate
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Embedded Scatterer on a Substrate

Une sphère métallique sur un substrat montrant le diagramme de rayonnement.

Une onde électromagnétique plane polarisée transversalement (TE) frappe une sphère métallique intégrée dans un substrat. Les variables du champ lointain sont calculées pour plusieurs angles d'incidence.

Nom de l'application:
embedded_scatterer_on_substrate
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MRI Implant Heating

Modèle d'implant à vis montrant le chauffage induit par radiofréquence.

Ce modèle tutoriel illustre le chauffage induit par radiofréquence d'un implant passif conducteur à vis polyaxiale inséré dans les vertèbres C3-C5 et entouré d'un fantôme gélatineux imitant les tissus humains. La géométrie et les propriétés matériau du fantôme sont conformes à la norme ASTM F2182-19e2.

Nom de l'application:
mri_implant_heating
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Efficient Modeling of a Spherical Radome

Modèle de radôme sphérique présentant un comportement 3D complet.

Ce modèle illustre une approche efficace pour simuler un radôme sphérique mince à l'aide d'une formulation 2D axisymétrique avec discrétisation cubique. L'utilisation d'éléments d'ordre supérieur sur un maillage grossier réduit le coût de calcul tout en conservant une bonne précision.

Nom de l'application:
radome_spherical
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