COMSOL Multiphysics® 5.4 Release Highlights


RF Module Updates

RF Module 사용자를 위해 COMSOL Multiphysics® 5.4버전은 추가적인 원거리장 기능과 안테나 효율과 방사패턴 해석을 위한 변수, 마이크로파와 밀리미터파 회로를 위한 추가적인 매질 라이브러리, 추가적인 시각효과가 적용된 Application Library 모델, RF Part Library에서 제공하는 상용 커넥터 형상을 제공됩니다.
RF Module에 대한 상세한 변경사항들은 아래 내용을 보시기 바랍니다.

Uniform Antenna Array Factor Function

균일 배열 상수를 단일 안테나의 원거리장에 곱하는 점근사법을 사용하여 단일 안테나의 방사패턴에서 빠르게 배열안테나의 방사패턴을 얻을 수 있습니다. 이 기능을 Microstrip Patch Antenna모델에서 확인할 수 있습니다.

단일 안테나 해석을 이용하여 만들어진 8x8 마이크로스트립 패치 배열 안테나의 방사 패턴.

단일 안테나 해석을 이용하여 만들어진 8×8 마이크로스트립 패치 배열 안테나의 방사 패턴.


Additional RF Material Library for Substrates

RF 모듈의 매질 라이브러리에 프린트 RF와 마이크로파, 밀리미터파 회로의 모델링을 돕기 위해 Isola그룹의 40가지 기판 물성이 추가 되었습니다. RF모듈의 매질 라이브러리에서는 이제 100여가지 이상의 기판 물성이 제공됩니다.

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3D Far-Field and RCS Functions from 2D Axisymmetric Models

새로운 원거리장 함수를 사용하면, 3차원 등가 모델의 원거리장 결과를 빠르게 계산하기 위해 2차원 축대칭 모델을 사용할 수 있습니다. 아래 경우와 같이 2차원 축대칭 형상에서 3차원 원거리장 놈(norm) 함수의 설정을 사용할 수 있습니다:

  • Circular포트에서 양수의 방위각 모드 수를 이용하여 발생시키는 안테나 모델
  • 선정의된 원형 편파에 의해 계산되는 산란 필드 해석

Far-Field Norm Functions

설명 명칭 전체 명칭 예시 전체 명칭 설명
3차원 원거리장 놈 norm3DEfar norm3DEfar_TE12 방위각 모드수 1, 모드수가 2인 원형 포트의 TE 모드
3차원 원거리장 놈, dB normdB3DEfar normdB3DEfar_TM21 방위각 모드수 2, 모드수가 1인 원형포트의 TM모드

More Far-Field Postprocessing Variables

최대 지향성과 이득, 실효이득을 위한 새로운 변수들이 추가되었습니다. 이 변수들은 3차원 방사패턴을 그리지 않는 Global Evaluation에서 사용할 수 있습니다. 원점을 가운데로 설정하고, 3차원에서 구를, 2차원에서 원을 Far-Field Calculation기능으로 선택했을 때, 사용할 수 있습니다.

원거리장 후처리 변수

설명 명칭 유효 차원
최대 지향성 maxD 2차원 축대칭, 3차원
최대 지향성, dB maxDdB 2차원 축대칭, 3차원
최대 이득 maxGain 2차원 축대칭, 3차원
최대 이득, dB maxGaindB 2차원 축대칭, 3차원
최대 실효 이득 maxRGain 2차원 축대칭, 3차원
최대 실효 이득, dB maxRGaindB 2차원 축대칭, 3차원

Electrically Thick Layer in Transition Boundary Conditions

새로운 Electrically thick layer옵션은 Transition 경계조건에 인접한 두 개의 도메인을 분리시킵니다. 경계조건은 내부 임피던스 경계 조건과 같이 동작하며, 레이어 형상을 도메인이 아닌 면으로 다룹니다.

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Time-Domain Bandpass Impulse Response via FFT

신호 무결성(SI)문제를 다루기 위해 시간 도메인 반사율 측정법(TDR)을 위한 시간 해석을 수행하기도 하지만, 많은 RF와 마이크로파 예제에서는 S파라미터 생성을 위해 주파수 도메인 해석을 사용합니다. 일반적인 주파수 도메인 해석 후, 주파수-시간 고속 푸리에 변환(FFT)을 수행하면 TDR해석을 수행할 수 있습니다. 이러한 해석은 시간에 대하여 신호 변동을 연구하여 전송선로에서 임피던스 부정합과 물리적 불연속을 확인하는 것을 돕습니다. 이러한 기능을 새로운 Study of a Defective Microstrip Line via Frequency-to-Time FFT Analysis 모델에서 확인할 수 있습니다.

시간 도메인 집중 소자 전압 포트가 사용된 예제. 신호들의 오버슈트와 언더슈트는 마이크로 스트립 선로의 불연속성 때문입니다.

시간 도메인 집중 소자 전압 포트가 사용된 예제. 신호들의 오버슈트와 언더슈트는 마이크로 스트립 선로의 불연속성 때문입니다.


Far-Field Analysis in a Transient Study

Far-Field Domain Calculation기능을 Electromagnetic Wave, Transient인터페이스에서 사용할 수 있습니다. 이 기능을 사용하면, 시간해석 후, 시간-주파수 FFT를 실행하여 광대역 안테나의 원거리장 패턴을 얻을 수 있습니다. 이 기능은 새로 나온 Transient Analysis of a Printed Dual-Band Strip Antenna모델에서 보여주고 있습니다.

2차 공진에서 원거리장 방사 패턴을 보여주는 인쇄된 이중 대역 안테나. 유전체판의 윗면에 전기장 세기 분포를 보여 주고 있습니다.

2차 공진에서 원거리장 방사 패턴을 보여주는 인쇄된 이중 대역 안테나. 유전체판의 윗면에 전기장 세기 분포를 보여 주고 있습니다.


Circularly Polarized Background Field for 2D Axisymmetry

Circularly polarized plane wave 옵션을 2차원 축대칭의 산란 필드 모델에서 사용할 수 있습니다. 이 기능을 사용하기 위해서는 2차원 축대칭 모델에서 원형 편파 배경 필드를 축대칭 산란체에 인가합니다. 그 후, norm3DEfar함수를 사용하여 3차원의 동일한 산란체에 선형편파를 인가하였을 때의 원거리장과 레이더 산란 단면적(RCS)를 계산합니다.

2차원 축대칭 모델의 3차원 표현, 선형 편파 배경 필드에 의한 3차원 구의 산란필드 응답을 원형 편파 배경 필드에 의한 2차원 축대칭 모델을 이용하여 빠르게 계산할 수 있습니다.

2차원 축대칭 모델의 3차원 표현, 선형 편파 배경 필드에 의한 3차원 구의 산란필드 응답을 원형 편파 배경 필드에 의한 2차원 축대칭 모델을 이용하여 빠르게 계산할 수 있습니다.

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Improved User Experience for Defining Ports


In- and Outport Direction

화살표를 이용하여 포트가 들어오는 포트(발생)인지 나가는 포트(수신)인지 빠르게 확인할 수 있습니다. 화살표는 파워가 흐르는 방향을 나타냅니다. 들어오는 포트는 포트 경계면에서 안쪽 방향의 화살표로, 수신 포트는 나가는 화살표로 나타납니다. 이러한 시각화 기능은 집중 소자 포트에서도 제공됩니다.

조리개 필터 도파관의 여기 포트. 파워 흐름의 방향을 빨간색 화살표로 보여 주고 있습니다.

조리개 필터 도파관의 여기 포트. 파워 흐름의 방향을 빨간색 화살표로 보여 주고 있습니다.


Numeric TEM Ports with Voltage Drop Direction

Boundary Mode Analysis에 의해 Numeric Port를 사용할 때, S파라미터 계산에 대해 감쇄 모드가 문제가 됩니다. 이러한 문제를 다루기 위해 전압 강하 방향으로 포트 경계면과 평행한 빨간 화살표에 의해 정의되고 포트 모드 편파가 고정됩니다. 방향은 Numeric TEM port기능의 Integration Line for Voltage노드의 설정 창에서 Toggle Voltage Drop Direction box를 선택하여 바꿀 수 있습니다. 이 기능은 Notch Filter Using a Split Ring Resonator모델에서 사용하였습니다.

Numeric TEM포트의 전압 강하 방향이 빨간색 화살표로 나타내고 있습니다.

Numeric TEM포트의 전압 강하 방향이 빨간색 화살표로 나타내고 있습니다.


One-Way Coupled Multiphysics in the Model Wizard

RF Module의 Microwave Heating이나 Wave Optics Module의 Laser Heating과 같은 전자파 가열을 포함하는 다중 물리현상에 대해 Model Wizard에서 두 개의 새로운 해석 형태를 제공합니다. Sequential Frequency-Stationary해석 방법은 먼저 전자파에 대하여 주파수 도메인으로 해석하고, 그 후에 정상상태 열전달 방정식을 해석할 때, 소스항으로 전자기 열원을 사용합니다. Sequential Frequency – Transient는 먼저 전자파에 대하여 주파수 도메인으로 해석하고, 그 후에 시간에 대한 열전달 방정식 해석 시 소스항으로 전자기 열원을 사용합니다. 두 개의 순차적인 해석 형태에서 전자기 해석은 계산된 온도 분포에 독립적이라고 가정합니다. 이 가정이 성립되면, 두 개의 물리현상을 순차적으로 해석하면 더 적은 계산 리소스가 사용됩니다.

다음의 모델들에서 이 기능이 사용되었습니다:

  • conical_dielectric_probe
  • microwave_cancer_therapy
  • microwave_oven
  • sar_in_human_head
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Fully Anisotropic Refractive Index

Wave Equation기능에서 Electric displacement field model 의 Refractive index옵션을 선택하면, 완벽한 비등방성 텐서 값을 입력할 수 있습니다. 행렬-행렬 곱셈이 굴절률 텐서값을 상대 유전율 텐서로 변환하기 위해 사용됩니다.

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Important Enhancements

  • 완전 전기 도체(PEC)와 완전 자기 도체 (PMC), 표면 전류 밀도를 Electromagnetic Waves, Time Explicit 인터페이스에서 사용할 때, 내부 경계면에서 적용할 수 있습니다.
    외부 경계면에 위치된 포트에서 S파라미터를 계산하기 위해, Electromagnetic Waves, Time Explicit인터페이스에서 집중소자 포트를 사용할 수 있습니다.
    좀 더 실제와 유사하고 정확한 해석을 위해, 몇 몇 예제에서 RF Part Library의 상용 SMA커넥터 형상을 사용하였습니다:

    • double_ridged_horn_antenna
    • branch_line_coupler
    • wilkinson_power_divider
    • sma_connectorized_gcpw
  • 낮은 수치값을 출력하는 부분에서 기본설정인 검은색 글씨의 가독성을 높이기 위해, 기본 색 테이블을 RainbowLight으로 변경하였습니다.
  • Application Library의 몇 몇 예제가 추가적인 시각화 기능을 보여 주기 위해 수정되었습니다:
    • biconical_frame_antenna (Isosurface plot)
    • dipole_antenna (Isosurface plot)
    • helical_antenna (Axial ratio plot, Isosurface plot)
    • log_periodic_antenna (Isosurface plot)
    • vivaldi_antenna (Isosurface plot)
    • airplane_antenna_crosstalk (Isosurface plot)
    • cascaded_cavity_filter (Isosurface plot)
    • cylindrical_cavity_filter_evanescent (Isosurface plot)
    • sar_in_human_head (Visualization of a material property)

New Tutorial Models

COMSOL Multiphysics® 5.4는 새로운 두 가지 모델을 제공합니다.


Study of a Defective Microstrip Line via Frequency-to-Time FFT Analysis

결함이 있는 마이크로스트립 선로 회로판. 이 예제는 다음 질문에 대한 답변입니다: 해석을 통하여 불연속성을 확인 할 수 있습니까?

결함이 있는 마이크로스트립 선로 회로판. 이 예제는 다음 질문에 대한 답변입니다: 해석을 통하여 불연속성을 확인 할 수 있습니까?

Search in the Application Library:
microstrip_line_discontinuity

Transient Analysis of a Printed Dual-Band Strip Antenna

첫 번째 공진에서 원거리 장 방사 패턴을 보여주는 프린트 이중 대역 안테나 스트립. 유전체판 상단에서 전기장 세기 분포를 보여주고 있습니다.

첫 번째 공진에서 원거리 장 방사 패턴을 보여주는 프린트 이중 대역 안테나 스트립. 유전체판 상단에서 전기장 세기 분포를 보여주고 있습니다.

Search in the Application Library:
dual_band_antenna_transient