11/09/2023，光纖在線(xiàn)訊，摘要：對(duì)電磁行為進(jìn)行建模對(duì)射頻（RF）微系統(tǒng)設(shè)計(jì)很重要。本文展示了OOFELIE這一微器件多物理場(chǎng)分析工具中的電磁仿真功能。OOFELIE將全波電磁求解器與其他物理場(chǎng)相耦合，實(shí)現(xiàn)跨領(lǐng)域建模。微帶天線(xiàn)和波導(dǎo)濾波器等案例展示了它可以集成模擬電磁輻射、傳播、加熱和耦合效應(yīng)。結(jié)果驗(yàn)證了OOFELIE在特征復(fù)雜微系統(tǒng)電磁性能方面的精確性和效率。

引言：

     設(shè)計(jì)功能微系統(tǒng)需要考慮可能增強(qiáng)或削弱器件性能的電磁現(xiàn)象。在射頻范圍，天線(xiàn)和振蕩器等組件中的傳播和輻射效應(yīng)會(huì)直接影響無(wú)線(xiàn)性能。電磁加熱導(dǎo)體也會(huì)引起影響可靠性的熱機(jī)械應(yīng)力。捕捉這種豐富多物理場(chǎng)行為需要將電磁模型與其他物理領(lǐng)域相結(jié)合的仿真工具。

     本文演示OOFELIE軟件的電磁仿真功能。OOFELIE將全波和電路電磁求解器與熱力學(xué)、力學(xué)、流體等效應(yīng)模型結(jié)合，形成統(tǒng)一的仿真環(huán)境。這實(shí)現(xiàn)了對(duì)電磁場(chǎng)動(dòng)力學(xué)、相互作用和對(duì)微系統(tǒng)性能影響的全面建模。文中給出的示例包括微帶天線(xiàn)和波導(dǎo)濾波器。

微帶天線(xiàn)建模：

     由于其低輪廓、輕量化和低成本，微帶貼片天線(xiàn)廣泛用于無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)。如圖1所示，這類(lèi)天線(xiàn)由設(shè)置在接地介質(zhì)襯底上的金屬貼片組成。其輸入阻抗、輻射模式、增益等特性取決于貼片尺寸、襯底介電常數(shù)和工作頻率。

     OOFELIE通過(guò)集成的全波電磁求解器可以精確地模擬這些特性，考慮天線(xiàn)幾何結(jié)構(gòu)中的邊緣效應(yīng)導(dǎo)致的波傳播和輻射。圖2給出了工作在5GHz的矩形微帶天線(xiàn)的仿真結(jié)果，通過(guò)反射損耗、輻射模式和指向性分析定量了其性能。



圖1：天線(xiàn)建模結(jié)果

波導(dǎo)濾波器建模：

     除輻射外，OOFELIE還可以對(duì)波導(dǎo)濾波器等結(jié)構(gòu)中的導(dǎo)向電磁傳播進(jìn)行建模。圖2給出了一個(gè)包含控制TE10模傳輸?shù)暮缥�孔的波�?dǎo)帶通濾波器。計(jì)算電磁場(chǎng)模式、散射參數(shù)和頻率響應(yīng)，優(yōu)化尺寸以達(dá)到所需的帶阻特性。


圖2：波導(dǎo)濾波器建模

     MEMS Studio的開(kāi)放架構(gòu)還允許集成自定義的電磁求解器。這有利于天線(xiàn)陣列與電路模擬器的集成，或?qū)�入測(cè)量的輻射模式進(jìn)行定制分析。它將電磁仿真與其他物理場(chǎng)耦合，進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)建模。

總結(jié)：

     本文展示MEMS Studio集成OOFELIE為微系統(tǒng)尺度提供了集成的全面電磁建模平臺(tái)。其多物理場(chǎng)方法捕獲了對(duì)微系統(tǒng)性能關(guān)鍵的電磁、熱力學(xué)、力學(xué)等效應(yīng)之間的復(fù)雜相互作用。與獨(dú)立工具相比，OOFELIE提高了仿真效率、精度和洞察力。通過(guò)電磁協(xié)同仿真實(shí)現(xiàn)智能射頻系統(tǒng)和物聯(lián)網(wǎng)器件的原型設(shè)計(jì)。

（來(lái)源：逍遙科技）