COMSOL光电与天线设计HFSS,CST案例仿真

一、培训目标：
本次课程共计4天，采用“2+2”教学体系，分两阶段授课，给与学员巩固练习时间；采用线上实训、班级群实时指导的方式；通过本次培训，熟悉COMSOL进行多物理场耦合仿真的流程；掌握COMSOL光电仿真所需的边界条件、激励条件、域条件的设置、以具体科研论文为实例，讨论COMSOL在处理具体问题时如何应用以及如何做出能够发表的结果；小班授课，对知识进行由浅入深，层层递进，系统讲解，配合案例解析边讲边练，让学员能运用模拟软件针对每个技术点进行上机操作；在线学习后对学员提炼出的问题提供专业指导，从而更好地满足学员不同方面的论文及实际科研需求；课堂上建立专属班级交流平台，学员学完后可以继续在班级群与老师同学交流问题，巩固学习内容。

二、培训对象:
各省市、自治区从微波、射频、光学、电磁学、微波、半导体、材料等领域相关单位及部门，以及各大高校相关科研人员。
各省市、自治区从无线电通信、广播、电视、雷达、导航、电子对抗、遥感、射电天文等等领域相关单位及部门工程系统的硬件工程师、电子工程师、天线射频工程师，以及各大高校相关科研人员。

三、时间地点：
Comsol光电培训班：2021年3月27日-3月28日 在线直播（授课两天）

2021年4月10日-4月11日 在线直播（授课两天）

天线设计仿真培训班：2021年4月10日——4月11日 在线直播（授课两天）

2021年4月17日——4月18日 在线直播（授课两天)

“COMSOL多场耦合仿真技术与应用”线上大纲

COMSOL软件入门仿真框架建立及软件基本操作
1、初识COMSOL仿真 以多个具体的案例建立COMSOL仿真框架，熟悉软件的使用方法；
2、COMSOL软件基本操作
2.1 参数及变量设置方法
2.2 几何建模
2.3基本函数设置方法，如插值函数、解析函数、分段函数等
2.4特殊函数的设置方法，如积分、求极值、求平均值等
2.5网格划分
3、前处理和后处理的技巧讲解
3.1特殊变量的定义，如散射截面等
3.2如何利用软件的绘图功能绘制不同类型的数据图
3.3数据导出
3.4不同类型求解器的使用场景和方法
COMSOL仿真进阶RF及波动光学模块仿真技术详解
4、COMSOL中RF、波动光学模块仿真基础
4.1 COMSOL中求解电磁场的步骤
4.2 RF、波动光学模块的应用领域
5、RF、波动光学模块内置方程解析推导
5.1亥姆霍兹方程在COMSOL中的求解形式
5.2 RF方程弱形式解析
5.3深入探索从模拟中获得的结果（如电磁场分布、功率损耗、传输和反射、阻抗和品质因子等）
6、边界条件和域条件的使用方法
6.1完美磁导体和完美电导体的作用和使用场景
6.2阻抗边界条件、过度边界条件、散射边界条件、周期性边界条件的作用
6.3求解域条件：完美匹配层的理论基础和使用场景、 PML网格划分的标
6.4远场域和背景场域的使用；
6.5 端口使用场景和方法；
6.6案列教学
7、波源设置
7.1散射边界和端口边界的使用方法和技巧, 包括波失方向和极化方向的设置, S参数的计算和提取，反射率和透射率的计算和提取
7.2频域计算、时域计算
7.3点源,如电偶极子和磁偶极子的使用方法
7.4背景场的作用及使用方法
7.5周期性结构
8、材料设置
8.1计算模拟中各向同性,各向异性,金属介电和非线性等材料的设置
8.2二维材料,如石墨烯、MoS2的设置；
8.3特殊本构关系材料的计算模拟(需要修改内置的弱表达式)
9、网格设置
9.1精确仿真电磁场所需的网格划分标准
9.2网格的优化
9.3案列教学
COMSOL仿真提升RF及波动光学模块案例详解 案列教学模型范畴：
1、光子晶体能带分析，光子晶体能谱计算，光子晶体光纤的模态计算；
2、传播表面等离激元和表面等离激元光栅等；
3、超材料和超表面设计；
4、光力、光扭矩、光镊力势场的计算；
5、天线模型；
6、二维材料如石墨烯建模；
7、基于微纳结构的电场增强生物探测；
8、光-热耦合案例；
9、周期性超表面透射反射分析(包括不同偏振转化的处理);
10、波导模型：表面等离激元、石墨烯等波导模型；
11、散射体的散射,吸收和消光截面的计算;
12、二硫化钼的拉曼散射;
13、拓扑光子学：拓扑边缘态和高阶拓扑角态应用仿真；
14、光子晶体等微腔腔膜求解；
15、磁化的等离子体、各向异性的液晶、手性介质的仿真；
16、光学系统的连续谱束缚态；
17、微纳结构拓扑优化：反设计透镜等；
18、反设计：利用形状优化设计波导带通滤波器；
19、非厄米光学系统的奇异点：包括PT对称波导结构和光子晶体板系统等；
20、学员感兴趣的其他案例；
10、COMSOL WITH MATLAB功能简介
(a)利用COMSOL WITH MATLAB 进行复杂的模型建立(超表面处理);
(b)利用COMSOL WITH MATLAB 进行复杂函数的设置(石墨烯仿真);
©利用COMSOL WITH MATLAB 进行高级求解运算和后处理;

电磁场数值仿真技术及天线设计与应用

课程安排 授课内容
第一天 上午电磁场理论及天线设计理论基础；天线电磁仿真概述
1 基础理论回顾——了解电磁仿真方法的理论基础
1.1 经典电磁理论Ø 经典麦克斯韦方程组Ø 电磁波在媒质中的传输特性Ø 传输线特性分析Ø 波导理论
1.2 天线设计理论Ø 天线的辐射、增益、方向性系数、阻抗匹配Ø 天线带宽、天线极化Ø 波束扫描Ø 天线阵
2 天线电磁仿真概述——了解天线电磁仿真的目的、特点及难点
2.1 天线仿真特点分析
2.2 天线仿真面临的挑战
2.3 天线仿真常用软件介绍及对比
第一天 下午HFSS电磁仿真软件的基本操作与建模
3 HFSS 电磁仿真软件的基本操作与天线建模——掌握HFSS仿真软件使用方法
3.1 HFSS 基本操作
3.2 HFSS 仿真的常用设置
3.3 HFSS 建模方法与各类型模型变换
3.4 HFSS 仿真边界条件的设置
3.5 HFSS 仿真模型网格的划分方法
3.6 HFSS 激励类型与常用设置方法: 实例操作：HFSS 毫米波复杂形状微带天线建模仿真
第二天 上午HFSS 仿真结果分析及实用案例
4 HFSS 天线仿真结果输出及分析——掌握HFSS 天线仿真性能的评价方法
4.1 天线的S参数
4.2 天线的输入阻抗及导纳
4.3 Smith圆图
4.4 电压驻波比
4.5 场分布图
4.6 辐射方向图: 实例操作：HFSS 圆极化天线建模仿真及性能分析
4.7 雷达散射截面: 实例操作：HFSS 雷达散射截面分析
第二天 下午HFSS 天线仿真技巧及频率选择表面仿真方法
5 HFSS 天线仿真设置技巧及性能优化——掌握HFSS 天线电磁仿真应用技巧
5.1 变量设置技巧及应用:
5.2 参数化扫描及应用
5.3 参数的优化设计: 实例操作：毫米波平面微带线的优化设计
6 频率选择表面仿真——掌握HFSS 频率选择表面仿真方法
6.1 频率选择表面基本理论
6.2 频率选择表面仿真步骤实例操作：用于雷达天线罩的带通型频率选择表面仿真
第三天 上午HFSS 与其它软件的联合应用及天线仿真总结
7 HFSS 与其它软件的联合应用——掌握HFSS 与其它软件的协同作业方法
7.1 模型的导入与导出
7.2 数据的导入与导出
7.3 HFSS与Matlab联合仿真方法:
HFSS 与Matlab 联合仿真案例操作v HFSS天线仿真总结
1．HFSS 天线仿真的步骤
2．HFSS 天线仿真的特点及优势
3．HFSS 天线仿真的技巧
第三天 下午CST电磁仿真软件的基本操作与天线建模仿真
8 CST 电磁仿真软件的基本操作与天线建模——掌握CST仿真软件的使用方法
8.1 CST 基本操作
8.2 CST 仿真的常用设置
8.3 CST 建模方法与模型变换
8.4 CST 激励类型与常用设置
8.5 CST 仿真性能改进方法
8.6 CST 仿真误差分析方法
8.7 CST天线建模的一般步骤: 实例操作：CST 毫米波复杂形状微带天线建模仿真
8.8 CST 天线仿真结果及分析
第四天 上午CST典型天线仿真方法及实例
9 CST 天线设计、仿真及结果分析——掌握多种典型天线的CST仿真方法
9.1 波导缝隙天线原理及设计
9.2 基片集成波导天线原理及设计: 实例操作：CST 基片集成波导缝隙阵列天线仿真
9.3 有源天线设计及仿真方法: 实例操作：5G通信毫米波有源天线仿真
9.4 阵列天线原理及仿真方法: 实例操作：毫米波微带平面阵列天线仿真
9.5 漏波天线原理及仿真方法: 实例操作：复合左右手传输线型漏波天线仿真
第四天 下午CST天线仿真技巧、频率选择表面仿真方法及总结
10 CST 天线仿真设置技巧——掌握CST 在天线电磁仿真中的应用技巧
10.1 变量设置:
10.2 参数化扫描
10.3 数据后处理
10.4 工作列表设置
11 频率选择表面的仿真方法——掌握CST 频率选择表面仿真方法
实例操作：CST 有源可调谐频率选择表面仿真v CST天线仿真总结：
1．CST天线仿真与HFSS的区别及优势
2．CST天线仿真的步骤
3．CST天线仿真的技巧