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仿真获得S参数模型的优化方法

时间:2023-07-01 理论教育 版权反馈
【摘要】:伴随着EDA技术的不断发展,涌现出了一大批EDA厂商,也出现了各式各样提取S参数的软件。对于连接器等器件,就只能通过三维建模软件来建立三维模型,设定端口来提取S参数模型。下面举一个用CST建高速连接器下面PTH孔获取S参数的例子。可以通过前面几节中S参数的特性来判断过孔模型的好坏。图4-18 设定Waveguide Port图4-19 S参数的结果

仿真获得S参数模型的优化方法

伴随着EDA技术的不断发展,涌现出了一大批EDA厂商,也出现了各式各样提取S参数的软件。对于PCB电路的S参数提取,大部分EDA工具中都支持直接导入PCB的信息,只要人为在PCB上设定S参数端口位置,就可以提取S参数了。对于连接器等器件,就只能通过三维建模软件(如HFSS、CST)来建立三维模型,设定端口来提取S参数模型。

下面举一个用CST建高速连接器下面PTH孔获取S参数的例子。首先我们需要先建立一个新的工程文件,打开CST工作室以后通过File→New得到图4-8所示的页面。

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图4-8 新建工程界面

然后选择CST MICROWAVE STUDIO进入新建的工程。打开工程以后的第一步,我们需要先设定该工程中器件的数值单位,通过Solve→Units得到图4-9所示的界面,在这个界面下可以设定尺寸、温度、频率、时间等的单位。

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图4-9 单位设定界面

然后可以开始建模了,首先需要知道PCB的层叠信息、反焊盘、出线宽度和孔径等信息。在画PCB层叠的时候,我们是一层一层叠加产生的,点击左上角的长方体在工作的窗口得到图4-10所示的参数窗口,然后输入坐标位置、大小等参数,得到底层的铜皮。

接着根据层叠文件中每一层的厚度,按实际铜皮与板材的逻辑顺序向上叠加得到一个完整的层叠结构,如图4-11所示。

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图4-10 建立层叠对象

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图4-11 完整的层叠结构

在用CST建模的时候,建议将每层的厚度等参数以全局参数的形式在下方Parameter List中标出来,这样修改的时候只要修改该变量的值就可以了,如图4-12所示。

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图4-12 模型参数值列表

在建好层叠以后,需要建立过孔模型,点击左上角的圆柱体建立过孔的模型,如图4-13所示。

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图4-13 建立过孔的模型

在建立过孔的时候,需要的参数是孔径的大小、孔之间的间距、表层与底层焊盘的大小等。建好以后的过孔模型如图4-14所示。(www.xing528.com)

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图4-14 建好以后的过孔模型

接下来我们要做的是,在电源层与地层之上建立反焊盘,建立方法也是利用左上角的几何模型来拼接裁剪出各层上反焊盘的形状,如图4-15所示。

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图4-15 反焊盘模型

到这里以后,我们只需要根据PCB实际的出线情况,画出每层出线的情况就可以了,如图4-16所示。

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图4-16 PCB出线模型

这样一来,建立三维模型部分就都结束了,我们下一步要做的是设定端口。正弦波从端口进入,经过无源器件后再从另一个端口(或者是从端口进口)出来。我们所谓的S参数其实指的是在端口处测量信号的能量然后按照定义的公式计算得来的。电磁波遇到不连续点时会出现反射现象,在端口处不匹配同样会造成反射,这么看来端口的值的大小肯定会影响生成S参数的结果。

顺便讲一句,得到设定完的端口以后,我们需要对端口做归一化处理。不做归一化处理时,求解器在求解时把该端口看作一个半无限长均匀传输线,该传输线具有与端口相同的截面和材料,也就是说不管在哪个频率上求得的端口阻抗在端口处与被测网络是完全匹配的,信号在端口处不会发生任何反射。

言归正传,在CST中要设定端口,首先需要选中端口所在的平面(通过软件操作界面右上角的select point,edge or face),如图4-17所示。

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图4-17 选中端口所在的平面

然后通过Solve→Waveguide Port得到如图4-18所示的窗口,可以设置端口的覆盖范围等参数,完成以后就可以开始仿真了(点击软件操作界面右上角的transient solver实现)。

得到的S参数模型可以在左侧的navigation tree中1D result找到,如图4-19所示,在S-parameter下面可以找到各个Sij的值。可以通过前面几节中S参数的特性来判断过孔模型的好坏。其S参数的结果也可以通过File下面的Export导出成SnP的形式。

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图4-18 设定Waveguide Port

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图4-19 S参数的结果

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