COMSOL Multiphysics^® 6.4 リリースハイライト

COMSOL Multiphysics^® バージョン 6.4 では, RF モジュールをご利用のユーザー向けに, 簡素化された伝送線路モデリング, メタマテリアル設計を効率化する新機能, 最適化と偏光解析のための強化された遠方場機能が導入されています. これらのアップデートとその他の詳細については, 以下をご覧ください.

改良された伝送線路モデリング

新しい 伝送線路 (パラメーター) インターフェースにより, 複雑なマルチフィジックス設定を簡素化した構成に置き換えることができます. このインターフェースは, 2導体伝送線路の直列抵抗, 直列インダクタンス, シャントコンダクタンス, シャント容量 (単位長さあたり), および特性インピーダンスと伝搬定数を計算します. 計算は2Dモデリングを用いて周波数領域で実行され, チュートリアルモデル 同軸ケーブルの伝送線路パラメーター で実演されています.

伝送線路 インターフェースでは, 複数の従属変数を用いることで, 多導体構成がサポートされるようになりました. 分布定数素子パラメーターが, 導体数に応じたサイズの正方行列として定義されます. さらに, 直列素子とシャント素子の機能もサポートされ, モデリングの柔軟性が向上しました.

伝送線路 (パラメーター) インターフェース を用いてモデル化された同軸ケーブル. このモデルは伝送線路パラメーターを抽出し, 電位, 電界, 磁束密度を計算します.

効率的なメタマテリアルモデリングのための周期構造

周期構造およびメタマテリアル構造のモデリングを効率化するため, 電磁波 (周波数領域) インターフェースに新たに追加された 周期構造 機能では, 周期ポート および フロケ周期条件 のデフォルト機能が提供されます. チュートリアルでは, フレネル公式 (RF) および 周波数選択表面 (周期的相補分割リング共振器) のモデルを通して, この新機能を紹介しています.

周波数選択表面 (周期的相補分割リング共振器) チュートリアルモデルが, 新しい 周期構造機能 を使用するように改良されました.

強化された遠方場機能

遠方場関数が最適化に利用できるようになりました. これにより, アンテナ利得を向上させる形状最適化スタディが可能になります. 新しいチュートリアルモデル 円錐ホーンレンズアンテナのフロントエンドの最適化 では, この機能を実証しています. さらに, 遠方場解析において左旋円偏波と右旋円偏波の成分を計算するための新しい変数 EfarLHCP と EfarRHCP が導入されました.

基板が存在する場合の遠方場放射は, 新しい 遠方場ドメイン (不均質) 機能を使用して解析することもできます. この新機能は, チュートリアルモデル 基板上に埋め込まれた散乱体 に示されているように, 上層 (空気) と均質誘電体基板で構成される構造の遠方場計算をサポートします.

遠方場関数には, 形状最適化 スタディの設定で, 目的関数 セクションの 数式置換 ボタンを介してアクセスします.

このアニメーションは, 最適化プロセスによって元のレンズ形状が変更され, ゲインが強化されたバージョンが実現される様子を示しています.

異なるソース境界と行先境界間のカップリングを計算する新しい変数

例えば導波と自由空間波 (およびその逆) のカップリングのような解析を簡素化するために, アウトカップリング効率 (すなわち, 積分出力パワーと入力パワーの比) を表す新しい変数が定義されました. これらの変数は階層的に蓄積されるため, 小さな特徴や境界だけでなく, 大きな特徴や境界へのカップリングも容易に解析できます. 同様に, 吸収による積分損失を考慮するための変数も階層化されています. パワー損失と入力パワーによって正規化された損失の両方を表す変数が利用可能です. この機能は主に 光導波路近傍の散乱体のモデリング で実証されていますが, 以下のチュートリアルモデルでも確認できます:

• grating_coupler (new)
• sesam_laser_heating (new)
• mach_zehnder_modulator
• optical_ring_resonator

散乱体 (柱として表示) を備えた導波路. 後方, 前方, そして側面に散乱する光は, 新しいアウトカップリング変数によって考慮されます.

分極プロットの更新と結果の改善

分極 プロットに, 偏光楕円を最大回折効率に規格化する新しいオプションが追加されました. これにより, 楕円の大きさが回折効率を表します. さらに, 伝播する回折次数の領域を示す新しいプロットオプションも追加されました. 更新された分極プロットは, チュートリアルモデル ヘキサゴナルグレーティング (波動光学) および ヘキサゴナルプラズモニックカラーフィルター に示されています.

断面積計算 機能では, 散乱, 吸収, および消滅断面積をモデル化するための複数のオプション (デフォルトのプロットまたはグローバル評価) が提供されるようになりました. これらは, チュートリアルモデル 金ナノ球からの光散乱モデル と 基板上の散乱体 で示されています.

反射率, 透過率, 回折効率などの グローバル評価 ノードは 評価グループ ノードにまとめられ, シミュレーションを繰り返し実行した後にテーブルデータを自動的に更新できるようになりました. この機能は, 反射率, 透過率, 損失を評価するチュートリアルモデル S字導波路 で実証されています.

ヘキサゴナルグレーティング (波動光学) チュートリアルモデルの 分極 プロット. 最大回折効率に規格化された偏光楕円と, 伝播する回折次数の領域を囲む曲線が表示されます.

新しいチュートリアルモデル

COMSOL Multiphysics^® バージョン 6.4 では, RF モジュールにいくつかの新しいチュートリアル モデルが追加されました.

円錐ホーンレンズアンテナのフロントエンドの最適化

パラメーター化されたレンズ形状は, より効果的なレンズ形状に最適化され, 実現ゲインが向上します. 形状最適化により明示的なパラメーター設定が不要になり, 複数パラメトリックスイープに必要な時間のほんの一部で同等以上の性能を実現します.

アプリケーションライブラリタイトル:
conical_horn_lens_antenna_shape_optimization
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マイクロストリップ・パッチアンテナの代理モデル

このサンプルモデルは, ディープニューラルネットワーク (DNN) 代理モデルを学習させ, マイクロストリップパッチアンテナの性能を, パッチ長, チューニングスタブ長, 基板の誘電率, 周波数という4つの設計パラメータの関数として迅速に評価します. この代理モデルにより, 完全な電磁界シミュレーションを必要とせずに, 迅速な性能推定が可能になります. また, 算出された S パラメータの漸近波形評価は, 効率的な周波数応答解析にも使用されます.

アプリケーションライブラリタイトル:
microstrip_patch_antenna_surrogate
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基板上に埋め込まれた散乱体

平面横電界 (TE) 偏波電磁波を基板に埋め込まれた金属球に入射させます. いくつかの入射仰角における遠方場変数を計算します.

アプリケーションライブラリタイトル:
embedded_scatterer_on_substrate
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MRI インプラントの加熱

このチュートリアルモデルは, C3-C5 椎骨に挿入され, 人体組織を模倣したゼリーファントムに囲まれた受動導電性多軸スクリューインプラントのRF誘導加熱を示しています. ファントムの形状と材料特性は ASTM F2182-19e2 規格に準拠しています.

アプリケーションライブラリタイトル:
mri_implant_heating
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球状レドームの効率的なモデリング

このモデルは, 3次離散化を用いた2次元軸対称定式化を用いて, 薄型球状レドームを効率的にシミュレートする手法を示しています. 粗いメッシュ上で高次要素を使用することで, 精度を維持しながら計算コストを削減できます.

アプリケーションライブラリタイトル:
radome_spherical
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