RF Module

Create RF, Microwave, and Millimeter-Wave Designs with the RF Module

RF Modeling Software for Optimizing Electromagnetics Devices
RF와 마이크로파 장치 설계자들은 전자기 해석이 신뢰성 있고, 견고함을 보장할 필요가 있습니다. 일반적인 전자기 모델은 RF분야 하나만 고려하지만, 실제로는 하나의 물리현상만으로 제품이 동작하지 않습니다. 설계에 다른 물리현상이 어떻게 영향을 주는지 확인하기 위해 사용자는 온도변화나 구조 변형, 유동 흐름과 같은 영향들을 포함하기 위해 모델을 확장할 수 있는 다중물리현상 모델링이 필요합니다.
COMSOL Multiphysics®의 RF모듈을 이용하면, 사용자는 동일한 환경에서 전자파 가열을 포함하는 다중물리현상에 대한 RF설계해석을 수행할 수 있습니다.


Design for the Present and Future with the RF Module   
완제품이나 부품, 장치들은 항상 개선됩니다. RF모듈을 이용하면 사용자는 전자파 전파나 전자파 가열과 같은 현상을 연구하여 설계를 최적화 할 수 있으므로 최상의 제품을 만들어, 다른 제품보다 앞서 나갈 수 있습니다.
빠르게 발전하는 RF와 마이크로파, 밀리미터파 산업에서 제품 개발은 기술 발전속도를 따라가야 합니다. 예를 들어 안테나나 필터, 커플러, 파워 분배기, 임피던스 정합회로와 같은 RF소자들은 5G MIMO 네트워크와 사물인터넷(IoT), 위성 통신과 같은 차세대 기술들과 호환되어야 합니다.
웨어러블 기기와 자율 주행 차량, 최첨단 마이크로 웨이브 및 RF 제품을 포함한 다양한 분야의 개발에서 제품의 원활한 동작을 위해 무선 통신 플랫폼에서 전자파 간섭과 호환성을 평가하는 것은 중요합니다.
COMSOL® 소프트웨어를 사용하여 여러분의 조직이 이러한 새로운 기술과 향 후의 기술들을 받아들일 준비가 되었는지 확인 하십시오.



What You Get with the RF Module
COMSOL Multiphysics® 의 RF모듈을 이용하면 COMSOL Multiphysics® 소프트웨어 플랫폼의 핵심 기능 외에도 특별한 RF와 마이크로파 모델링 기능을 이용할 수 있습니다.

The RF Module includes tools for modeling:


• 안테나
• 원거리장 방사패턴
• 안테나 이득과 지향성
• S파라미터
• 입력 임피던스
• 위상 배열
• RF 회로
• RFID
• 의공학 장치
• 전자파 소결과 분광학
• 대역통과 필터 형태의 장치
• 메타 물질과 플라즈모닉스
• 나노 구조
• 밀리미터파와 테라헤르쯔 방사



• 공진기와 필터
• 커플러와 파워 분배기
• 페리 자성체 장비
• 근거리 통신
• Bloch-Floquet 주기 배열과 구조
• SAR 계산
• 전자 레인지
• 산란과 교차 방사
• 전송 선로
• 마이크로 스트립
• Coplanar waveguides
• Substrate integrated waveguides (SIW)
• 주파수 조절 장치
• RF MEMS
• EMI/EMC



Multiphysics Couplings


Included in the RF Module:
• 전자파 가열
• 온도에 대한 종속적인 특성
• 전자기장 세기에 종속적인 매질 특성
• 변형률과 응력에 종속적인 매질 특성과 형상 변형



Accessible with additional modules:
• 전자파 절제나 밀리미터파 암 조직 진단과 같은 생체 가열과 생체 의학 치료
• 열 응력과 구조적 변형에 의한 성능 변화
• 자기장 인가에 따른 페라이트
• 피에조 소자를 이용한 주파수 조절 필터
• 마이크로파 플라즈마
• 유전 이동
• 방사 열손실



버틀러 행렬 빔 형성 네트워크는 RF모듈의 전송선로 인터페이스를 사용하여 설계되었습니다. 결과들은 30GHz에서 안테나 소자의 전기장의 로그형태 세기와 빔 형성 네트워크에서의 위상 진행을 보여 줍니다.

버틀러 행렬 빔 형성 네트워크는 RF모듈의 전송선로 인터페이스를 사용하여 설계되었습니다. 결과들은 30GHz에서 안테나 소자의 전기장의 로그형태 세기와 빔 형성 네트워크에서의 위상 진행을 보여 줍니다.

”일반적으로

일반적으로 EMI/EMC시험에 사용되는 쌍원뿔 안테나는 무반향실 중심에 있습니다. 모델에서는 원거리장 방사 패턴과 S 파라미터를 이용하여 안테나의 성능 왜곡 없이 벽에서 반사가 상당히 줄어드는 것을 보여 줍니다.

주파수 선택 표면(FSS)는 주기적이고 상호 보완적인 분리된 링 공진기 층을 통과하는 신호들의 주파수 특성을 연구하기 위해 모델링 되었습니다. 이 예제는 대역 통과 필터 형태의 장치입니다.

주파수 선택 표면(FSS)는 주기적이고 상호 보완적인 분리된 링 공진기 층을 통과하는 신호들의 주파수 특성을 연구하기 위해 모델링 되었습니다. 이 예제는 대역 통과 필터 형태의 장치입니다.

”주파수

주파수 선택 표면에 대한 S 파라미터가 설계 형상에 대한 대역 통과 공진을 보여 주기 위해 1차원으로 출력되었습니다.

마이크로 스트립 패치 안테나의 방사 패턴을 분석하기 위해 원거리장 극좌표 그래프가 생성되었습니다.

마이크로 스트립 패치 안테나의 방사 패턴을 분석하기 위해 원거리장 극좌표 그래프가 생성되었습니다.

”Wilkinson

Wilkinson 파워 분배기는 2개의 출력 포트 사이에서 입력 전력이 발 나뉘는지 분석하기 위해 모델링 되었습니다.

금속 구체의 레이더 단면적이 계산되었습니다. 구는 아주 높은 도전율을 가지고 있고, 무한한 도전율을 가진 매질로 다룰 수 있습니다. 결과들은 수식적인 결과와 일치 하다는 것을 보여 줍니다.

금속 구체의 레이더 단면적이 계산되었습니다. 구는 아주 높은 도전율을 가지고 있고, 무한한 도전율을 가진 매질로 다룰 수 있습니다. 결과들은 수식적인 결과와 일치 하다는 것을 보여 줍니다.

”스미스

스미스 그래프가 입사 각도 변화에 따른 FSS모델의 산란과 투과 특성을 평가 하기 위해 생성되었습니다.

굽혀진 x밴드 도파관은 온도에 따라 달라지는 매질특성을 가진 유전체 덩어리를 가지고 있습니다. 모델은 전자기 손실에 의해 시간에 따른 온도 변화를 해석하는 방법을 보여 주며, 정상상태온도를 찾습니다.

굽혀진 x밴드 도파관은 온도에 따라 달라지는 매질특성을 가진 유전체 덩어리를 가지고 있습니다. 모델은 전자기 손실에 의해 시간에 따른 온도 변화를 해석하는 방법을 보여 주며, 정상상태온도를 찾습니다.

”PCB상의

PCB상의 저역 통과 마이크로파 필터에 대한 S파라미터가 계산 되었습니다. 모델에서는 마이크로 스트립 라인을 따라 스텁의 배치와 길이에 따른 기계적 변형의 영향도 고려 되었습니다.


RF Module Features and Functionality
하단의 항목들을 펼쳐서 상세한 RF모듈의 특징과 기능들을 살펴 보십시오.Predefined Physics Interfaces: Model Electromagnetics Problems with Ease사용자는 선 정의된 인터페이스를 이용하여 RF나 마이크로 웨이브 장치 설계를 설정할 수 있습니다. 이러한 인터페이스는 다양한 모델들을 해석하기 위한 기능과 경계조건들로 구성되어 있으므로, 물리현상을 묘사하는 복잡한 Maxwell 방정식을 파악하지 않고 모델을 설정 할 수 있습니다.
간단한 RF장치의 전자기 문제를 연구하거나 열 전달이나 구조 역학과 같은 연결된 다른 물리현상을 연구 해야 할 때, 만들어진 인터페이스의 기능들에서 필요한 것을 찾을 수 있습니다.

Predefined Physics Interfaces: Model Electromagnetics Problems with Ease


Physics-based modeling interfaces in the RF Module:
• Electromagnetic Waves, Frequency Domain
• Electromagnetic Waves, Time Explicit
• Electromagnetic Waves, Transient
• Transmission Line
• Electrical Circuits
• Microwave Heating

도파관에서 전자파 가열이 COMSOL Multiphysics® 의 RF모듈에서 제공되는 Microwave Heating 을 이용하여 모델링 되었습니다.
도파관에서 전자파 가열이 COMSOL Multiphysics® 의 RF모듈에서 제공되는 Microwave Heating 을 이용하여 모델링 되었습니다.
Physics Configurations: Define Ports, Cables, Line Currents, and More

전자기 문제를 모델링 하기 위해서는 경계조건 및 형상 설정에 대한 다양한 옵션들이 필요합니다. 그래서 1차원이나 2차원, 3차원 도메인에서 작업하는 경우 RF모듈에서 미리 설정되어 있는 형상기능들을 찾을 수 있습니다.
임피던스 경계조건이나 완전 전기/자기 전도체 조건을 포함하는 금속 경계면들을 나타내고 산란 경계 및 완전 정합층과 같은 방사(흡 수)경계면들을 나타내는 다양한 경계조건들 중에서 선택합니다. 모델의 크기를 줄이기 위해 RF모듈에서는 주기 경계조건 또한 제공되고 있습니다.
다양한 경계조건들을 이용하여 광범위한 설계 시나리오를 다룰 수 있으므로, 포트와 케이블, 장치 및 기타 구성요소의 형상과 복잡한 형상을 모델링 할 수 있습니다.

Boundary conditions in the RF Module:

  • Surfaces
    • 전기적으로 완전 도체 표면
    • 유한한 도전율
    • 얇은 손실 경계면
  • 대칭
  • 주기구조
  • 자유 공간
    • 산란(흡수) 경계면
    • 완전 정합층(PMLs)
  • Elements
    • 용량성
    • 유도성
    • 저항성
    • 복소 임피던스

  • Ports
    • Rectangular
    • Circular
    • Periodic
    • Coaxial
    • User defined
    • Numeric (mode matched)
    • Lumped
    • Two-port network systems
  • Cable terminations
  • Line currents
  • Point dipoles



Equation-Based Modeling: Modify the Governing Maxwell’s Equations for Full Control over Simulations

운전석에 앉아서 해석을 하고 싶습니까? 방정식 기반 모델링을 이용하면 사용자는 소프트웨어에서 직접 지배 방정식을 수정 할 수 있으며, 해석을 위한 특화된 모델을 만들 수 있습니다.
전자기 모델링 문제에서 RF모듈은 유한 요소법, 특히 Maxwell방정식의 주파수 도메인 형태를 주로 사용합니다. 유한 요소법에서 사용자 방정식을 수정하면 안전하고 신뢰할 수 있는 최종 제품에 필요한 결과를 얻을 수 있습니다.
추가적인 이점으로 방정식 기반 모델링 기법을 사용함으로써, 기본적인 코딩의 필요성을 제거하여 모델링의 유연성을 증가 시킬 수 있어서 시뮬레이션을 설정하는데 걸리는 시간을 줄일 수 있습니다.

Equation-based modeling flexibility in the RF Module:

  • 1D
    • Transmission line equations (2차원이나 3차원 모델로 투영할 수 있습니다)
  • 2D
    • In-plane, out-of-plane polarizations 혹은 full three-component vector
    • Out-of-plane propagation
  • 2D axisymmetric
    • In-plane, out-of-plane (azimuthal) polarizations혹은 full three-component vector
    • 알려진 방위각 모드 수
  • Field formulations:
    • Total wave (full field)
    • Background wave (scattered field
  • 3D
    • Full-wave form of Maxwell’s equations using vector edge (curl) elements
    • 매질 속성 관계:
      • 유전 매질
      • 금속 매질
      • 분산 매질
      • 손실 매질
      • 비등방성 매질
      • 굴수성 매질
      • 혼합 매질
  • SPICE 네트리스트를 이용한 회로(무차원) 모델링
Meshing: Take Full Control of Your Mesh to Resolve Wavelengths and Describe Domains

사용자는 RF모듈에서 완벽하게 메시를 조절할 수 있습니다. 이 기능은 전자파 가열과 같이 해석 중 매질 특성이 변할 경우, 유용합니다.
COMSOL Multiphysics®의 physics-controlled meshing 기능을 이용하면, 사용자는 정확한 해를 위해 전자기 현상의 파장에 대하여 손쉽게 해석 할 수 있습니다. 그 후 원하는 수준의 정확성을 위해 모델을 해석하는데 사용되는 메시의 양을 변경할 수 있습니다.
자동이나 수동에서 사용 할 수 있는 다양한 메시 옵션들을 사용하여, 사용자는 RF모델을 위하여 유전체 도메인과 완전 정합층(PMLs)뿐만 아니라 주기 구조물에 대해서도 메시를 만들 수 있습니다. 메시를 조절하면 정확한 해석 결과를 얻을 수 있습니다.

Meshing features in the RF Module:

      • Tetrahedral
      • Triangular
      • Hexahedral
      • Prismatic
      • Rectangular

Physics-Controlled Meshing기능을 이용하여 자동차 형상에 대하여 메시를 만들었습니다. 자동차는 뒷유리창에 있는 FM안테나의 방사 패턴을 계산하기 위한 공기 도메인으로 분리되어 있는 완전 정합 층으로 둘러싸여 있습니다.

Physics-Controlled Meshing기능을 이용하여 자동차 형상에 대하여 메시를 만들었습니다. 자동차는 뒷유리창에 있는 FM안테나의 방사 패턴을 계산하기 위한 공기 도메인으로 분리되어 있는 완전 정합 층으로 둘러싸여 있습니다.


Numerical Methods and Studies: Calculate Resonances, Signal Propagation, and Frequencies

사용자는 속도와 정확성의 손실 없이 전자기 해석과 연관된 COMSOL Multiphysics® 에 포함되어 있는 수치해석적인 방법과 솔버들을 사용할 수 있습니다. RF모듈에 내장되어 세심히 설정된 기본 솔버는 해석이 정확하고 견고한 수치적 해를 기반으로 설계가 되었음을 확신 할 수 있도록 도와 줍니다.
해석 목표에 관계없이 사용자는 Study종류를 선택하고, 고유치와 주파수 해석, 시간 해석을 포함한 모든 관련 설정을 설정할 수 있습니다. 사용자의 고유한 해석 요구사항을 기반으로 RF모듈은 사용자의 문제를 해석하는 방법을 제공합니다.

Numerical methods in the RF Module:

  • FEM
    • Frequency domain
    • Implicit time domain
    • CAD곡면에 적합한 1차나 2차, 3차 Vector/edge 요소들
  • Discontinuous Galerkin (dG), explicit time domain
  • Transmission line equation, frequency domain
  • Model order reduction (MOR) techniques
    • Asymptotic waveform evaluation (AWE) method
    • Frequency domain modal method



Study types in the RF Module:

  • Eigenfrequency
    • 구조에 대한 공진 주파수와 Q-factor
    • 도파관에서 전파상수와 손실
  • Frequency Domain
    • 주파수 영역에 대한 동작 계산
  • Fully Transient
    • 비선형 매질
    • 신호 전파 및 반사 시간
    • 광대역 동작
    • 시간 축 반사 측정(TDR)




윌킨슨 파워 분배기의 전기장 분포가 Frequency Domain Study를 이용하여 모델링 되었습니다. Study설정들은 특정 주파수 영역에 맞게 구성되었습니다.

윌킨슨 파워 분배기의 전기장 분포가 Frequency Domain Study를 이용하여 모델링 되었습니다. Study설정들은 특정 주파수 영역에 맞게 구성되었습니다.


Postprocessing Tools: Create Visualizations of Frequency Patterns, Derived Values, and More

S파라미터 행렬과 원거리장 방사 패턴, 스미스 결과에 대한 복합적인 시각화를 포함한 다양한 방식으로 동료들이나 고객, 의사 결정권자들에게 해석 결과들을 보여 주십시오. 눈길을 사로잡는 색상부터 계산된 값을 이용한 직관적인 그림까지 매력적이고 이해하기 쉬운 결과를 보여 줄 수 있습니다. 어떠한 해석이 사용자의 발견에 도움을 주는지 관계없이, 이 기능을 통하여 팀은 개발 프로세스의 다음 단계를 수행 할 수 있습니다. 이 데이터는 다른 도구에서 추가적인 후처리를 위하여 내보낼 수 있습니다.


Postprocessing features in the RF Module:

      • S파라미터 행렬
      • 원거리장 방사 패턴
      • 안테나 이득
      • 축비
      • 사용자 정의 수식 그림
      • 계산된 변수들과 사용자 정의 함수 및 변수들
      • 레이더 단면적
      • 스미스 그림
Simulation Apps: Customize Your Model Inputs and Outputs for a Streamlined Design Process

만약 팀의 다른 사람들을 위해 반복적인 해석을 실행하지 않을 때, 새로운 프로젝트에 투자할 수 있는 시간과 에너지를 생각해 보십시오. COMSOL Multiphysics®에 내장된 Application Builder를 이용하면, 사용자는 입력을 제한하고 모델의 출력을 조절하여 동료들이 스스로 해석할 수 있게 해석 과정을 더욱 단순화한 해석 응용 프로그램을 만들 수 있습니다.
앱을 이용하여 사용자는 안테나의 이득이나 주파수와 같은 설계 변수를 쉽게 변경할 수 있고, 전체 해석을 재실행 하지 않고도 필요한 만큼 여러 번 테스트 할 수 있습니다. 앱을 사용하여 자신의 테스트를 보다 빠르게 실행하거나 팀의 다른 구성원에게 앱을 배포하여 테스트를 실행하면 다른 프로젝트를 위한 사용자의 시간과 리소스를 확보할 수 있습니다.
과정은 간단합니다:

      1. 사용자의 복잡한 RF모델을 간단한 사용자 인터페이스(앱)으로 변환합니다.
      2. 앱 사용자를 위한 입력과 출력을 선택하여 필요에 맞게 앱을 만듭니다.
      3. COMSOL Server™제품을 이용하여 앱을 목록화 하고 팀의 다른 구성원들이 접근할 수 있게 합니다.
      4. 별도의 도움 없이 팀이 자체 설계 해석을 수행할 수 있습니다.

해석 앱을 만들고 사용함으로써 팀이나 조직, 수업, 고객 전반에 걸쳐 해석 기능을 확장 할 수 있습니다.


Develop Microwave and Millimeter-Wave Circuits, Antennas, and Metamaterials for the Real World
RF제품과 장치, 구성요소가 실제 환경에서 안전하게 동작하려면 해석된 설계구조를 실행할 수 있어야 합니다. 사용자는 COMSOL Multiphysics®소프트웨어에 RF모듈을 추가로 사용하여 여러 물리현상이 RF설계에 미치는 영향을 분석할 수 있습니다.
대부분의 RF부품과 장치, 제품은 예를 들어 열 전달이나 플라즈마, 구조 역학 등 다른 물리 분야의 영향을 받습니다. 가장 정확한 연구가 가능하려면 다양한 효과를 동시에 고려할 수 있어야 합니다. COMSOL Multiphysics®의 RF모듈을 기반으로 확장하면 동일한 모델링 환경에서 필요한 모든 물리적 효과를 결합 할 수 있으므로 연구 능률을 향상 시킬 수 있습니다.
연구할 최종 제품에 영향을 미치는 다른 물리현상이 있습니까? 사용자는 RF모듈을 COMSOL Multiphysics® 핵심 플랫폼과 함께 다른 어떤 모듈이나 LiveLink™ 제품과도 혼합하거나 연결할 수 있습니다. 즉 모델링 과정은 응용분야나 물리현상에 관계없이 동일합니다.

유전체 기판의 플라즈모닉 와이어 격자를 해석하기 위해 만들어진 해석 앱의 예제. 앱은 입사각에 대한 굴절과 정반사, 1차 회절 계수를 계산합니다.

유전체 기판의 플라즈모닉 와이어 격자를 해석하기 위해 만들어진 해석 앱의 예제. 앱은 입사각에 대한 굴절과 정반사, 1차 회절 계수를 계산합니다.


피부암 진단에 사용되는 원뿔형 유전체 프로브가 열전달 방정식과 RF방정식을 연결하여 모델링 되었습니다. 2차원 축대칭차원을 이용하면 기본 모드에서 원형 도파관을 빠르게 해석 할 수 있습니다.

피부암 진단에 사용되는 원뿔형 유전체 프로브가 열전달 방정식과 RF방정식을 연결하여 모델링 되었습니다. 2차원 축대칭차원을 이용하면 기본 모드에서 원형 도파관을 빠르게 해석 할 수 있습니다.

”마이크로

마이크로 스트립 패치 배열 안테나 해석을 위해 만들어진 앱 예제. 앱은 배열 안테나의 원거리장 방사 패턴과 지향성을 시각화 합니다. 앱 사용자들은 5세대 모바일 네트워크를 위한 위상 배열 안테나의 초기 모델을 해석 할 수 있습니다.


”가변

가변 이버네센트 모드 캐비티 필터는 MEMS지배식과 RF지배식을 연결하여 모델링 되었습니다. 이 모델은 압전 동작기의 구조 역학이 캐비티 필터 내부의 공진 주파수를 제어하는 방법을 보여 줍니다.