COMSOL Multiphysics^® 6.2 リリースハイライト

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RF モジュールのアップデート

RF モジュールのユーザー向けに, COMSOL Multiphysics^® バージョン 6.2 では, 編組ケーブルシールドの効率的なシミュレーションのための新機能, PCB 基板の新しい材料モデル, および電磁波 (境界要素) インターフェースのパフォーマンスの向上が導入されています. これらのアップデートの詳細については, 以下をご覧ください.

電磁波 (周波数領域) インターフェースに導入された新しい境界条件

新しいケーブルシールド機能が電磁波 (周波数領域) インターフェースに統合されました. この機能により, 計算量を削減する合理化された境界条件を使用して, 編組タイプや穴あきタイプなどの複雑なシールドの効率的なシミュレーションが可能になります.

Three spool models showing varying levels of braided cable shielding.

ケーブルシールド境界条件を使用してモデル化された編組シールド (Vance モデルに基づく).

電磁波 (境界要素) インターフェースのパフォーマンス向上

電磁波 (境界要素) インターフェースの設定で, 計算時間を短縮するために対称面を選択できるようになりました. 対称設定は, 遠方場計算とフィジックス制御メッシュ生成も制御します. 境界要素法 (RF) モデルを使用した金属球の新しい RCS は, この機能を示しています.

さらに, クラスター上の境界要素法 (BEM) シミュレーションは, 以前のバージョンよりも最大2.5倍高速になりました. 対称面を使用してモデルを縮小する効果も含めると, シミュレーション時間は最大4倍高速になります. さらに, クラスター上で実行される BEM モデルの負荷とメモリのバランシングが大幅に改善されました.

An airplane model showing the bistatic radar cross section in the Thermal Wave color table.

完全磁気導体 (PMC) 対称面によってサポートされるハーフサイズモデルを使用した, 正面から見たバイスタティックレーダー断面積 (RCS) の計算.

電磁波 (境界要素) インターフェースの新機能および改善された機能

インピーダンス境界条件と積層インピーダンス境界条件が電磁波 (境界要素) インターフェースに追加されました. これらの境界条件は, それぞれ金属外部ドメインと層状構造で覆われた金属外部ドメインを扱います. この新しい追加は, 境界要素法を使用したダイポールアンテナアレイのモデリングチュートリアルモデルで確認できます.

デフォルト機能である波動方程式 (電気) には, 比誘電率, 屈折率, 誘電損失などの標準的な電気変位場モデルオプションがすべて含まれるようになりました. これにより, さまざまな材料の使用が簡素化され, さまざまな材料モデルがサポートされます.

The COMSOL Multiphysics UI showing the Model Builder with the Impedance Boundary Condition node highlighted, the corresponding Settings window, and a dipole antenna array model in the Graphics windows.

有限の導電率を持つダイポールアンテナアレイの金属表面を特徴付けるために, インピーダンス境界条件が適用されます.

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新しい電気変位場モデル

電磁波 (周波数領域) インターフェースおよび電磁波 (境界要素) インターフェースでは, 新しい電場変位モデルである広帯域デバイモデルが波動方程式 (電気) 機能で利用可能です. このモデルを使用すると, PCB 基板における損失と分散効果を正確に記述することができます.

The COMSOL Multiphysics UI showing the Model Builder with the Wave Equation, Electric node highlighted, the corresponding Settings window, and two Graphics windows with 1D plots depicting the relative permittivity and the loss tangent values of a material, respectively.

材料の比誘電率と損失正接の値は, 10 Hz ～ 10 GHz の範囲で評価され, 広帯域デバイ電場変位モデルを使用して特徴付けられます.

ドルーデ・ローレンツおよびデバイ分散モデルに電気伝導率を追加

ドルーデ・ローレンツ分散モデルとデバイ分散モデルに柔軟性が追加され, 電気伝導度を個別に入力できるようになりました.

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高次要素

このバージョンでは, 電磁波 (周波数領域) インターフェースおよび電磁波 (過渡) インターフェースで最大7次の回転要素を使用できるようになりました.

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周期条件のサイクリック対称性

周期対称が周期性オプションとして周期条件機能に追加されました. このオプションを使用すると, 完全なモデルではなく, 完全な周期対称モデルの1つのセクターのシミュレーションを実行できるため, 計算時間が短縮されます.

The COMSOL Multiphysics UI showing the Model Builder with the Periodic Condition node highlighted, the corresponding Settings window with the Cyclic symmetry periodicity option selected, and cyclically arranged electric dipoles in the Graphics window.

周期的に配置された電気双極子の径方向の電場. 左側のプロットは完全な解を示し, 中央のプロットは1つのセクターのみ (右端のプロット) のシミュレーション結果を完全に回転させたものを示しています. データ生成を実行するために, 中央のプロットでセクターデータセットが使用されています.

時間領域フィジックス制御メッシュ

時間領域インターフェースの電磁波 (過渡)および電磁波 (陽的時間発展) では, シミュレーションの周波数または波長に基づいてフィジックス制御された推奨メッシュが導入されました. 次のチュートリアルモデルでは, この新しいアップデートを紹介します:

The COMSOL Multiphysics UI showing the Model Builder with the Mesh node highlighted, the corresponding Settings window with the frequency mesh element size option selected, and a dual-band antenna model in the Graphics window.

最大メッシュサイズは主要な周波数で決定されます.

ヘキサゴナル均一アレイファクター

ヘキサゴナル均一アレイファクターにより, 三角グリッド上のアンテナアレイの遠方場パターンを迅速に推定します. バージョン 6.2 では, 六角形のアンテナアレイにより, サイドローブが低くなり, より優れた解像度, より低い空間ノイズ, より広いカバレッジによるより堅牢なパフォーマンスが実現します.

Two uniform hexagonal antenna models showing the far-field pattern in the Thermal Wave color table.

169 素子のアンテナアレイは, 新しいヘキサゴナル均一アレイファクターと組み合わせた周期単位セルモデルによって迅速に推定できます.

ベクトル量の瞬時ノルム変数

phys.normXi = sqrt(real(Xx)^2+real(Xy)^2+real(X_z)^2) の形式に新しい変数が追加されました. ここで, phys は物理タグのプレースホルダーです. X は電場 (E), 磁場 (H) などの物理量のプレースホルダーです. これらの変数は, 時間調和ベクトル波を可視化する場合に特に役立ちます.

曲面金属表面上の表面電流密度の瞬間ノルム (左) は, 従来のノルム定義 (右) と比較して波の挙動をより動的に可視化します.

ユーザー定義表面インピーダンス

インピーダンス境界条件機能および積層インピーダンス境界条件機能で, 表面インピーダンスを直接入力できるようになりました. 以前は, 表面インピーダンスは, 境界上または機能設定で定義された材料特性から間接的に計算されていました. これにより, 外部領域のモデリングに実際の材料を使用することがあまり関係のない問題のモデリングプロセスが簡素化されます.

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雷および静電気放電 (ESD) アプリケーション向けの自動経路パラメーター化

電磁波 (過渡) インターフェースのエッジ電流機能は, 選択したジオメトリの固有の形状に基づいてパラメーター化されたパスを適応的に決定できます. この機能強化により, 雷および ESD アプリケーションのモデリングプロセスが簡素化されます. この機能は次のチュートリアルモデルでご覧ください:

The COMSOL Multiphysics UI showing the Model Builder with the Edge Current node highlighted, the corresponding Settings window, and an airplane model in the Graphics window.

エッジ電流機能では, 雷経路の任意の形状のパラメーター化されたパスが自動に設定されます.

参照エッジ制御集中ポートタイプ

集中ポート機能に, 参照エッジ制御タイプが含まれるようになりました. このオプションを使用して追加のエッジ選択を指定し, 集中ポートが配置されている2つの導電性境界間の電圧の適切な方向を確保できます.

The COMSOL Multiphysics UI showing the Model Builder with the Lumped Port node highlighted, the corresponding Settings window with the Reference-edge controlled option selected, and a dipole antenna model in the Graphics window.

補助選択の矢印の方向は, ユーザーが計算前に電圧の方向を確認するのに役立ちます.

ミリ波アプリケーション向けの強化された材料オプション

RF 材料ライブラリが拡張され, 以下が導入されました:

Alumina Ribbon Ceramic from Corning Incorporated
WavePro^® WP025LDf, WavePro^® WP025, WavePro^® WP030, WavePro^® WP050, WavePro^® WP108, WavePro^® WP120, and WavePro^® WP150 from Garlock
Radix™ Printable Dielectric by Rogers Corporation
Zetamix Ɛ Filaments, White Zirconia Zetamix Filament, and Alumina Zetamix Filament, sourced from Zetamix

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A Fresnel lens model showing the far-field pattern in the Thermal Wave and Rainbow Light color tables.

Zetamix Ɛ フィラメント Ɛ=2.2 をレンズ材料として使用し, 円形ホーンアンテナによって駆動されるフレネルレンズからの放射パターン.

A gray porous gyroid model showing the dielectric effect in the Rainbow color table.

ジャイロイド構造により実効誘電率を制御可能. 比誘電率 2.8 の Radix™ プリンタブル誘電体を採用することにより, 提供された多孔質設計で誘電率値 1.5 を達成.

An aperture antenna model showing the enhanced gain in the Thermal Wave color table.

WavePro® WP025LDf 低損失誘電体材料から作られたセラミック充填ポリテトラフルオロエチレン (PTFE) 誘電体レンズを使用して開口アンテナのゲインを強化.

1 g および 10 g の質量に対する比吸収率 (SAR) の評価

電磁波 (周波数領域) インターフェースでは, 生体組織との電磁相互作用をモデル化するために比吸収率機能が拡張されました. 計算後, この機能は組織曝露に関する事前定義された SAR 結果変数を提供します. これらの変数は, 1 g および 10 g の組織質量に対する SAR 値を表し, 放射線被ばくレベルを測定するために産業用途で一般的に使用されます. Wi-Fi アンテナモデルの隣にある人間の頭の SAR は, この新しいアップデートを示しています.