在哪種條件下電磁波適合在頻域內模擬？
只要求解的模擬問題涉及到 Maxwell 方程，並滿足以下假設：
相對於場強，所有材料屬性保持不變
且
在已知頻率或已知頻率範圍內，場隨時間呈正弦變化
我們就可以將此問題視爲頻域問題。當電磁場的解呈波浪形時，也就是說當問題爲共振結構或輻射結構，或者問題中的有效波長與研究對象的尺寸相當時，該問題就可以視爲電磁波問題。
COMSOL Multiphysics 中有一個物理場接口專用於此類模擬——電磁波，頻域 接口。此接口位於 RF 模塊和“波動光學”模塊，採用有限元方法求解 Maxwell 方程的頻域形式。下圖是何時使用此接口的指南：
顯示哪種條件下可使用 COMSOL Multiphysics 中的電磁波頻域接口的圖。
當物體尺寸介於約 和 之間時，電磁波模擬的方法纔有效，而不管絕對頻率是多少。物體尺寸小於此範圍下限則適用於“低頻”條件。在低頻條件下，物體的結構不會是天線或共振結構。如果要在低頻條件下創建模型，則可以使用幾個不同的模塊和接口。詳細信息，請參考本篇博客文章。
上限 源自求解大型三維模型的內存要求。如果模擬域在每個方向的大小都大於 ，即對應於域大小爲 或 1000 立方的波長，則需要龐大的計算資源來求解模型。要了解更多詳細信息，請閱讀上一篇博客文章。而另一方面，二維模型對內存的要求則要小得多，但能求解更大型的問題。
當要模擬物體的尺寸遠大於波長時，我們有兩種選擇：
如果與所模擬器件的結構（以及電磁場大小）在橫向產生的變化相比，其在波束傳播方向產生的變化相對更緩慢，則適合採用波束包絡公式。要了解更多詳細信息，請閱讀本篇博客文章。
“射線光學”模塊中的公式將光視爲射線而非波。在上圖中，射線和波這兩種形式之間存在大片重疊區域。要查看有關射線光學方法的簡介，請參考我們的射線光學模塊簡介。
如果達到 x 射線頻率及更高的頻率，則電磁波將與材料的原子晶格相互作用，並從該原子晶格上發生散射。模擬這類散射不適合採用電磁波方法，因爲這一方法假定每個模擬域中的材料都可以視爲連續體。
COMSOL Multiphysics 能在頻域內解決哪些類型的電磁波問題？
現在我們已經明白了電磁波問題的含義，就可以對電磁波，頻域 接口最常見的應用領域作進一步劃分，同時討論幾個用法示例。我們只挑選了幾個具有代表性的示例，作爲學習本軟件的良好開端。這些應用選自 RF 模塊的內置及在線 App 庫，以及“波動光學”模塊的內置及在線 App 庫。
天線
天線指的是任何用於傳輸信號（有時是電能）而輻射電磁波的設備。構造天線的方式有無數種，但最簡單的一種是偶極天線。不過，貼片天線更小巧，應用也更廣。需要了解的物理量包括 S 參數、天線阻抗、損耗和遠場圖，以及輻射場與周圍任何結構的相互作用，請參考線束上的汽車風擋玻璃天線效應教程模型。
波導和傳輸線
天線向自由空間發出輻射，而波導和傳輸線引導電磁波沿預定義的路徑傳播。我們可以計算傳輸線的阻抗，以及微波波導和光學波導的傳播常數和 S 參數。
共振結構
共振腔是一個旨在將特定頻率的電磁能儲存到小空間的結構，它不傳遞能量。這類結構可以是封閉腔體，例如金屬封閉體，也可以是開放結構，例如射頻線圈或 abry-Perot 腔。需要了解的物理量包括共振頻率和 Q 因子。
耦合器和濾波器
從概念上來講，波導與共振結構的結合產生了耦合器或濾波器。濾波器的作用是阻止或者允許特定的頻率在某一結構內傳播，耦合器的作用是允許特定的頻率從一個波導傳播到另一個波導。最簡單的微波濾波器就是由一系列矩形腔體連成的一個結構，請參考波導虹膜帶通濾波器教程模型。
散射問題
散射問題可以認爲是天線問題的逆問題。物體模擬時的背景場來自模擬域之外的外部源，而不是從一個物體中查找輻射場。計算的是物體發射電磁波的遠場散射，詳情請參考標準案例計算完美導體球的雷達截面。
週期性結構
如果一些電磁學問題的結構可以假設爲準無限，那麼它的複雜程度會大大簡化。比如，計算光子晶體的頻帶結構時就可以考慮採用單胞晶。還可以分析在一個或兩個方向上具有週期性的結構，例如光柵和頻率選擇面，以瞭解它們的反射和傳播情況。
電磁加熱
只要經輻射傳輸了大量能量，則任何與電磁波相互作用的物體都會升溫。廚房內的微波爐就是一個模擬電磁場和傳熱相耦合的完美示例。另一個很好的入門示例是射頻加熱，其中考慮了瞬態溫升及隨溫度變化的材料屬性。
亞鐵磁設備
給亞鐵磁材料施加一個較大的直流偏磁會使其相對磁導率在小型（相對於直流偏磁）交變場中表現爲各向異性。這樣的材料可用於微波環形器。 這種材料的非互易性可起到隔離的作用。
在頻域內模擬電磁波的總結
現在，你已經大體瞭解了 RF 模塊和“波動光學”模塊在求解頻域內電磁波問題時所使用的功能及應用。上文列出的案例及 App 庫中的其他案例都是學習使用本軟件的良好起點，這些案例都附帶說明文檔以及分步模擬的指南。
請注意，RF 模塊和“波動光學”模塊中還有其他功能和公式未在本文提及，其中包括瞬態電磁波接口，用於模擬材料的非線性（如二次諧波生成），以及模擬信號傳播時間。此外，RF 模塊還包括一個電路模擬工具，用於將一個系統的有限元模型與電路模型連接，以及一個可模擬傳輸線方程的接口。
當你繼續深入研究 COMSOL Multiphysics 和電磁波模擬的同時，還請閱讀其他博客文章：網格剖分和求解選項；可用的多種材料模型；用於模擬金屬物體、波導端口和開放邊界的邊界條件。這些文章提供了許多基礎知識，可以讓你自信地模擬電磁波問題。