COMSOL中高頻電磁場(chǎng)的多尺度模擬說(shuō)明

　　應(yīng)用范圍：天線和無(wú)線通信

　　多尺度模擬是現(xiàn)代仿真技術(shù)的一個(gè)挑戰(zhàn)性課題，它指的是當(dāng)一個(gè)模型具有截然不同的尺度時(shí)產(chǎn)生的問(wèn)題。舉例來(lái)說(shuō)，你的手機(jī)大約長(zhǎng)15 cm，但是它需要從20，000 km 外的衛(wèi)星接收GPS 信息，在一個(gè)仿真中同時(shí)處理這兩個(gè)長(zhǎng)度往往并不簡(jiǎn)單。天氣、化學(xué)以及許多其他領(lǐng)域的仿真應(yīng)用也會(huì)遇到類(lèi)似的問(wèn)題。雖然多尺度模擬是一個(gè)泛泛的話(huà)題，不過(guò)我們選擇將重點(diǎn)放在天線和無(wú)線通信的實(shí)例上。當(dāng)通過(guò)天線進(jìn)行無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，傳輸過(guò)程可以分為三個(gè)主要階段：

　　1、天線將本地信號(hào)轉(zhuǎn)換為自由空間輻射。

　　2、輻射向遠(yuǎn)離天線的方向傳播，經(jīng)過(guò)一段相對(duì)較長(zhǎng)的距離。

　　3、另一個(gè)天線檢測(cè)到輻射，并將其轉(zhuǎn)換成接收信號(hào)。

　　現(xiàn)代通信通過(guò)天線進(jìn)行遠(yuǎn)距離無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中的兩個(gè)長(zhǎng)度尺度是輻射波長(zhǎng)和天線間的距離。我們想象一個(gè)具體的場(chǎng)景：FM 收音機(jī)的波長(zhǎng)約為3 m，當(dāng)你坐在汽車(chē)中收聽(tīng)廣播時(shí)，通常距離無(wú)線電塔十公里以上。許多天線（例如偶極天線）的尺寸與波長(zhǎng)相近，因此不必將天線尺寸看作一個(gè)不同的長(zhǎng)度尺度。綜上所述，涉及的尺度包括：發(fā)射天線的長(zhǎng)度尺度，信號(hào)從源傳送到目的地的另一種長(zhǎng)度尺度，然后又是接收天線的原始長(zhǎng)度尺度。在同一個(gè)高頻電磁模型中處理多個(gè)尺度之前，我們先重溫一些最核心的方程式、術(shù)語(yǔ)和注意事項(xiàng)。