COMSOL Multiphysics 5.0 版本针对传输线改进了“数值 TEM 端口”特征。本特征将二维模型中的阻抗计算应用于三维示例,通过该技术提升了功能。
从二维到三维:计算阻抗
研究传输线的行为时,经常要分析特征阻抗。特征阻抗是指沿传输线传播的波的电压和电流之比。通过计算阻抗,设计人员能修改传输线以改进其传输功率,并减少信号反射。
案例库中包含了有关计算传输线结构中阻抗的示例,重点介绍了两类,同轴电缆和平行导线传输。
每个模型中的传输线都在 TEM 模式下工作,电场与磁场也都在电缆传播的法向方向。因此,模拟一个二维截面足以计算场与阻抗,模型通过模态分析研究特征来求解。这两个案例中,均将电压作为两个导体之间电场的线积分进行分析。同时,电流等于磁场沿导体边界、或任何切入导体间空间并将其分为两部分的闭合等值线的线积分。
现在,数值 TEM 端口特征将二维模型中的阻抗计算求解技巧拓展到了三维空间。再加上 COMSOL Multiphysics 5.0 版本中新增的设定和子特征,本特征现可用于计算三维模型中的阻抗。
数值 TEM 端口使用示例
使用开口谐振环的陷波滤波器模型简要介绍了数值 TEM 端口的使用。模型包括一个耦合至微带线的开口谐振环。线圈整体作为陷波滤波器或带阻滤波器使用。
线圈示意图。
为了实现带阻滤波器的响应,开口谐振环部分靠近且耦合到微带线中。印刷开口谐振环位于接地面,具有多个谐振模式。在本例中,我们对接近 2.4 GHz 的频率感兴趣。模型的金属部分处理为完美电导体,模型域中除接地面外的其他外部边界均采用了散射边界条件。其余部分处理为一个真空域。
微带线各端的每个表面均增加了一个数值端口。这些端口被设计为根据边界模式分析来计算结构上的电模式场。选择数值端口设定中的‘作为 TEM 场分析’。该设定要求定义电场与磁场的积分线,以便计算端口的电压与电流。从这些积分线中得到的信息随即用于计算端口的特征阻抗。
计算阻抗与参考阻抗的比率用于表征端口模场。电场存在于两个导体之间,场分量位于传播方向,端口边界法向的场分量可忽略。因此,端口模式可作为横向电磁波 (TEM) 场分析。
下方的第一张图显示了 xy 面上的电场模。绘图显示了所感兴趣的频率(2.4 GHz)下电场沿开口谐振环的对称性约束。
电场模的模型突出了 2.4 GHz 下电场沿开口谐振环的对称性约束。
下一张图展示了器件的频率响应。我们观察到该器件的行为相当于一个带阻滤波器,在 2.4 GHz 附近,S11 接近 0 dB,S21 小于 -10 dB。
模型下载
使用开口谐振环的陷波滤波器:
http://cn.comsol.com/c/2lud
更多信息或相关链接和下载,请点击阅读原文或在电脑上查看:
http://cn.comsol.com/c/2lun
关注 COMSOL,请点击蓝色字体 “COMSOL” 或在【添加好友】-【搜索公共账号】中查找:
COMSOL-China
点击右上角的【...】-【查看公共账号】-【查看历史消息】来查看 COMSOL 已发布的所有信息,或在自定义菜单【支持中心】-【历史消息】中查看。
联系客服