基于COMSOL Multiphysics矩形波導(dǎo)磁場分布研究

閔力 熊瑞 袁前 賓小虎 任智勇

【摘 要】本文介紹了一種基于COMSOL Multiphysics軟件的工程電磁場仿真方法。以矩形波導(dǎo)中電磁波傳播為例，理論推導(dǎo)出矩形波導(dǎo)內(nèi)部磁場分布和及其傳輸參數(shù)，并應(yīng)用軟件仿真了波導(dǎo)內(nèi)部磁場分布情況。二者結(jié)果符合預(yù)期，并高度一致，表明了COMSOL Multiphysics軟件在電磁工程領(lǐng)域的可行性及合理性。

【關(guān)鍵詞】電磁仿真;矩形波導(dǎo);磁場分布;COMSOL Multiphysics軟件

中圖分類號： O441.4-4;G642 文獻標(biāo)識碼： A 文章編號： 2095-2457（2019）24-0001-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.24.001

【Abstract】A simulation method for engineering electromagnetic fields is introduced in this paper.Taking the case of the electromagnetic fields in a rectangular waveguide， deduced theoretically and simulated its magnetic field distributions and transmission parameters theoretically.Theoretical and simulation results are as expected and highly consistent， indicated that the feasibility and rationality of the simulations for electromagnetic engineering with COMSOL Multiphysics soft.

【Key words】Electromagnetic Simulation;Rectangular waveguide;Magnetic field distribution;COMSOL Multiphysics soft

0 前言

電磁場與電磁波理論是光電子專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)的重點和難點[1-2]。應(yīng)用COMSOL Multiphysics軟件仿真可使抽象的電磁場理論形象化，便于理解，其具有操作簡單等特點[3-4]。本文以矩形波導(dǎo)中電磁波傳播為例，首先理論推導(dǎo)出矩形波導(dǎo)磁場分布和傳輸參數(shù)，并在此基礎(chǔ)之上應(yīng)用COMSOL Multiphysics軟件仿真計算了磁場分布情況，結(jié)果表明：該軟件對于電磁場與電磁波仿真的可行性、快速性與便捷性。

3 結(jié)論

本文分別應(yīng)用理論推導(dǎo)和軟件仿真兩種方式，分別研究了矩形波導(dǎo)內(nèi)部電磁場傳輸特性。二者計算結(jié)果高度吻合，符合預(yù)期;表明COMSOL Multiphysics 軟件可應(yīng)用于輔助理論教學(xué)及電磁工程應(yīng)用。

另外，如果稍加改變軟件仿真中的相關(guān)參數(shù)，還可迅速獲取其它電磁波頻率或模式下不同結(jié)構(gòu)材料矩形波導(dǎo)的電磁場分布，而且結(jié)果可通過二維、三維、曲面、動畫等多種方式顯示。因此，該軟件在電磁場與電磁波仿真方面，不僅體現(xiàn)出可行性、快速性與便捷性，還能讓抽象的電磁理論知識更加形象化。

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