使用逍遥科技MEMS Studio集成OOFELIE多物理场软件模拟电磁效应

11/09/2023，光纤在线讯，摘要：对电磁行为进行建模对射频（RF）微系统设计很重要。本文展示了OOFELIE这一微器件多物理场分析工具中的电磁仿真功能。OOFELIE将全波电磁求解器与其他物理场相耦合，实现跨领域建模。微带天线和波导滤波器等案例展示了它可以集成模拟电磁辐射、传播、加热和耦合效应。结果验证了OOFELIE在特征复杂微系统电磁性能方面的精确性和效率。

引言：

     设计功能微系统需要考虑可能增强或削弱器件性能的电磁现象。在射频范围，天线和振荡器等组件中的传播和辐射效应会直接影响无线性能。电磁加热导体也会引起影响可靠性的热机械应力。捕捉这种丰富多物理场行为需要将电磁模型与其他物理领域相结合的仿真工具。

     本文演示OOFELIE软件的电磁仿真功能。OOFELIE将全波和电路电磁求解器与热力学、力学、流体等效应模型结合，形成统一的仿真环境。这实现了对电磁场动力学、相互作用和对微系统性能影响的全面建模。文中给出的示例包括微带天线和波导滤波器。

微带天线建模：

     由于其低轮廓、轻量化和低成本，微带贴片天线广泛用于无线系统。如图1所示，这类天线由设置在接地介质衬底上的金属贴片组成。其输入阻抗、辐射模式、增益等特性取决于贴片尺寸、衬底介电常数和工作频率。

     OOFELIE通过集成的全波电磁求解器可以精确地模拟这些特性，考虑天线几何结构中的边缘效应导致的波传播和辐射。图2给出了工作在5GHz的矩形微带天线的仿真结果，通过反射损耗、辐射模式和指向性分析定量了其性能。



图1：天线建模结果

波导滤波器建模：

     除辐射外，OOFELIE还可以对波导滤波器等结构中的导向电磁传播进行建模。图2给出了一个包含控制TE10模传输的虹吸孔的波导带通滤波器。计算电磁场模式、散射参数和频率响应，优化尺寸以达到所需的带阻特性。


图2：波导滤波器建模

     MEMS Studio的开放架构还允许集成自定义的电磁求解器。这有利于天线阵列与电路模拟器的集成，或导入测量的辐射模式进行定制分析。它将电磁仿真与其他物理场耦合，进行系统级建模。

总结：

     本文展示MEMS Studio集成OOFELIE为微系统尺度提供了集成的全面电磁建模平台。其多物理场方法捕获了对微系统性能关键的电磁、热力学、力学等效应之间的复杂相互作用。与独立工具相比，OOFELIE提高了仿真效率、精度和洞察力。通过电磁协同仿真实现智能射频系统和物联网器件的原型设计。

（来源：逍遥科技）