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如何计算COMSOL RF模块的电磁波透射率的问题

消耗积分:1 | 格式:pdf | 大小:0.08 MB | 2020-07-07

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  透/反射率的计算在电磁波研究中非常常见,计算结果的准确性与材料参数定义,边界条件的选择,网格剖分有十分紧密的关系。以下是个人关于电磁波透/反射率计算问题的经验整理,如有错漏欢迎指正和补充。需要计算透/反射率的器件通常可分为几种类型:

  1. 波导器件

  如各类波导分路器,光纤Bragg光栅,其入射端及出射端都满足波导模式。当入射及出射端波导满足端口(Port)内置结构(同轴/矩形),可直接选择内置的波导类型,如RF案例库中的H弯波导(h_bend_waveguide)及环形器(lossy_circulator)案例。当波导结构与内置类型不同时,需要首先通过模场分析计算出波导模式,通过Port边界的Numeric 类型耦合到频域分析中,作为入射条件。如V3.5a及V4中的波导适配器(Wave_adapter)案例,以及在V4.2a中更新的 dielectric_slab_waveguide案例,见附件1。需要说明的是,波导常常支持多个模式,为了保证作为频域分析边界条件的模场分布是正确的,可以先进行边界模式分析,设定查找多个模式,根据模场分布从结果中找到作为入射条件的模式对应的模指数,然后在进行整个模型分析时,把此模指数作为参考值(Search for modes around:),查找模式数(Desired number of modes:)设定为1。以此保证入射条件正确。对于以上两种情况,Port边界内置的S参数可计算出透/反射率,其中S11对应端口1的振幅反射率,S21对应从端口1至端口2 的振幅透射率,以此类推。

  2. 周期性散射体

  如金属纳米天线阵列,光栅,光子晶体,在一或两个维度上具有周期性。在RF模块中,完美电/磁导体(PEC/PMC)是完全反射边界,散射边界(SBC)、端口(Port)边界仅对某些角度或分布的光波透明,其他角度的光波均会有一定程度的反射,而PML如果设置恰当可以保证各角度入射波均被吸收。可以想像,如果散射场在边界上有反射,最终计算出的透射场及反射场会受到影响。边界的选择十分重要。此类结构,可用周期性边界条件,或是根据电/磁场的对称性用PMC/PEC边界进行简化,仅对重复单元进行模拟。目前的解决方案主要有两种:
 

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