返回列表 发新帖
收起左侧

Segmented Return Path

[复制链接]
发表于 2012-12-12 20:20:05  | 显示全部楼层 | 阅读模式

马上注册,结交更多好友,享用更多功能,让你轻松玩转微网社区

您需要 登录 才可以下载或查看,没有帐号?注册

x
本文的重點在 學習Lumped port、Lumped RLC、PML (Perfectly Matched Layer理想吸波材)的使用,與看3D far field radiation場型。
  • Get Started
  • Create 3D Model and Lump Port Excitation
  • Analysis Setup
  • Create Reports
    4.1 Solution Data
    4.2 S-Parameter (S11)
    4.3 Z-Parameter (Z11)
    4.4 Smith Chart
    4.5 3D Polar Far Field
    4.6 Current Return Path
    4.7 Emission Test Report
    4.8 Field Overlay
    4.9 TDR
  • 問題與討論
    5.1 此例如果改成wave port,該怎麼做? 結果是否相同?
    5.2 Step 2.5若把air box,從PML改成Radiation boundary,有何差別?
    5.3 Segmented plane對TDR貢獻的效應是凸還是凹? 為何穩態沒有回到50 ohm?
    5.4 如果把傳輸線下方的地分割槽補起來,3D far field radiation、current return path、 TDR有何不同?


  • Get Started

Please refer to Stripline Differential Pair step1, but select [Modeler Units] as "cm".
  • Create 3D Model

目標是模擬線寬W=3mm線長13.6cm的microstrip line,跨過6mm寬、4cm長的橫切segment,此時的3D輻射場狀態與特性阻抗(TDR)。為了模擬加速,此例忽略傳輸線的實際厚度,僅以PerfectE的boundary condition來表示trace。
segmen%2001.jpg
2.1 假設各位讀者對於3D modeler都已經夠熟悉,在建模的步驟上僅重點提示
Ground plane與trace都是畫sheet,然後用[HFSS]  [Boundaries]  [Assign]  [PerfectE],指定其邊界條件
2.2 傳輸線的一端,畫一小塊sheet,re-name as "source",指定Excitation為lump port
[HFSS]  [Excitations]  [Assign]  [Lumped Port]
segmen%2002.jpg
segmen%2003.jpg
2.3 傳輸線的另一端,畫一小塊sheet,re-name as "resistor",指定boundary為lumped RLC的47 ohm resistor,並指定電流方向
[HFSS]  [Boundaries]  [Assign]  [Lumped RLC]
segmen%2004.jpg
segmen%2005.jpg
segmen%2006.jpg
電流方向在指定reference plane與source電壓正負(Edit Source)時就已經決定,所以這裡R上的的電流積分線方向, 只是決定積分路徑,就算是反過來也不會影響模擬結果。
2.4 設Free space (air box)
Free space的大小,其實官方有建議:此例for PML我們取2GHz的l/10約1.5cm
segmen%2007.jpg
PML (Perfectly Matched Layer)比起radiation boundary能吸收較大角度的輻射波,所以如果是做輻射較強的設計分析(如天線),建議用PML
2.5 設PML (Perfectly Match Layer)
Select the air box first, then
[HFSS]  [Boundaries]  [PML Setup Wizard]
segmen%2008.jpg
PML的厚度若要可調,請在此步驟中,把[Uniform Layer Thickness]設變數即可
     Uniform Layer Thickness取多少,可以按[Use Default Formula]得到建議值
segmen%2009.jpg
Minimum Radiation Distance要取多少,可以按[Use Default Formula]得到建議值
segmen%2011.jpg
2.6 Radiation Setup
Edit  Select  Faces
Edit Select  By Name, select all faces of "air"
segmen%2012.jpg
[HFSS]  [Radiation]  [Insert Far Field Setup]  [Infinite Sphere]
segmen%2013.jpg
必須先有radiation boundary或PML,才有辦法建立Radiation Setup,這指的是3D far field plot會以怎樣的角度觀察場
segmen%2014.jpg
若Theta改成只設0~180 deg,3D polar plot看來沒變化,那只是tool沒更新,請重畫一次3D polar plot即可
  • Analysis Setup

3.1 Add Solution Setup
segmen%2015.jpg
segmen%2016.jpg
[Enable Iterative Solver]意指當[Order of Basis Functions]選擇[Zeroth Order]以外的選項時,幫你判斷是否可以用next lower-order來做。建議選[Mixed Order],加 [Enable Iterative Solver],在多數的情況會 節省記憶體與加快模擬速度
[Enable Use of Solver Domains]是分散式處理(DDM)才用的
3.2 Add Frequency Sweep
segmen%2017.jpg
當Frequency Sweep從0Hz開始,且Sweep Type不是選[Discrete]時,就會出現[DC Extrapolation]可以外插出低頻的S參數特性
3.3 Run Analysis
HFSS  Validation Check
HFSS  Analyze All
  • Create Reports

4.1 Solution Data
[HFSS]  [Results]  [Solution Data]
segmen%2018.jpg
4.2 S-parameter (S11)
[HFSS]  [Results]  [Create Terminal Solution Data Report]  [Rectangular Plot]
segmen%2019.jpg
segmen%2020.jpg
4.3 Z-parameter (Z11)
[HFSS]  [Results]  [Create Terminal Solution Data Report]  [Rectangular Plot]
segmen%2021.jpg
segmen%2022.gif
如果我們選mag來看Z11,則結果如下:mag=(re^2+im^2)^0.5
segmen%2023.gif
4.4 Smith Chart
[HFSS]  [Results]  [Create Terminal Solution Data Report]  [Smith Chart]
segmen%2025.gif
4.5 3D Polar Far Field
[HFSS]  [Results]  [Create Far Fields Report]  [3D Polar Plot]
segmen%2026.jpg
segmen%2027.jpg
4.6 Current Return Path
Select the ground plane and trace both first.
[HFSS]  [Fields]  [Plot Fields]  [J]  [Mag_Jsurf]
segmen%2029.jpg
可以看出電流在傳輸線上,經過不連續的地後,明顯衰減
seg_current.gif
4.7 Emission Test Report
如果要得到far field,在step3.2的add frequency sweep必須選[Discrete],才可選[Save Fields (All Frequencies)]
這是因為[Interpolating]為了求解速度,sweep frequency求解過程中,並沒有存場
segmen%2028.jpg
[HFSS]  [Results]  [Create Far Fields Report]  [Rectangular Plot] (這是看radiation plot)
[HFSS]  [Results]  [Create Emission Test Report]  [Rectangular Plot]
segmen%2030.jpg
segmen%2031.gif
代表一個1V的AC訊號(可從Edit Source指定),從source打出0 Hz掃到2.5GHz時,1M遠場量到的dBuV。此例對於一個0.8GHz以上的訊號,即有很強的遠場輻射
4.8 Field Overlay
Edit  Select  By Name (board)
HFSS  Fields  Plot Fields  E  Mag_E
seg_E.gif
Edit  Select  By Name (ground and trace)
HFSS  Fields  Plot Fields  Other  Vector_Jsurf  (電流分佈A/m)
seg_current_vect.gif
Edit  Select  By Name (ground)
HFSS  Fields  Plot Fields  Other  Vector_RealPoynting  (能量分佈W/m^2)
segmen%2032.jpg
4.9 TDR
[HFSS]  [Results]  [Create Terminal Solution Data Report]  [Rectangular Plot]
segmen%2033.jpg
segmen%2034.jpg
segmen%2035.gif
  • 問題與討論

5.1 此例如果改成wave port,該怎麼做? 結果是否相同?
Ans:取一個適當大小的sheet當wave port,且此例的wave port因為是internal wave port,所以外側要加一個[pec]導體。
segmen%2036.jpg
檢查S11的模擬結果,與step4.2的模擬結果相比,相同
segmen%2037.gif
檢查TDR的模擬結果,與step4.9的模擬結果相比,相同
segmen%2038.gif
5.2 Step 2.5若把air box,從PML改成Radiation boundary,有何差別?
Ans:改成Radiation boundary的同時,也將air box擴張到離object 3cm。場型與step4.5幾乎相同,最大強度則略小(7.28->6.78e+02 mV)
segmen%2043.jpg
5.3 Segmented plane對TDR貢獻的效應是凸還是凹? 為何穩態沒有回到50 ohm?
Ans:因為不連續的return path增加了loop inductance,所以從step4.9的TDR結果可以看出凸起的(寄生電感)效應很大;又本例的傳輸線是以47 ohm終端,所以TDR的穩態值回到47 ohm。
5.4 如果把傳輸線下方的地分割槽補起來,3D far field radiation、current return path、 TDR有何不同?
Ans:S11在-15dB以下,比step4.2明顯改善,且可看出 週期性諧振頻點(與線長有關)
segmen%2043-1.gif
3D far field radiation輻射強度約少一個scale
segmen%2044.jpg
可以看出電流在傳輸線上傳遞,沒有明顯衰減
conti_current.gif
TDR看出此例的傳輸線特性阻抗大約是40 ohm
segmen%2045.gif
Emission Test Report:對於一個2.3GHz以上的訊號,才有很強的遠場輻射,(比起step4.7)從1G~2.3GHz輻射強度降低約20dBuV
segmen%2046.gif

以己之微·网博天下:博览微网之术·创造成功之路!
发表于 2012-12-12 20:21:49  | 显示全部楼层
游客,如果您要查看本帖隐藏内容请回复
以己之微·网博天下:博览微网之术·创造成功之路!
回复 支持 反对

使用道具 举报

发表于 2012-12-13 09:03:44  | 显示全部楼层
{:soso__16984349925490629196_1:}
多谢分享!
以己之微·网博天下:博览微网之术·创造成功之路!
回复 支持 反对

使用道具 举报

发表于 2012-12-13 18:15:18  | 显示全部楼层
多谢楼主,如果是pdf版本更好了
以己之微·网博天下:博览微网之术·创造成功之路!
回复 支持 反对

使用道具 举报

发表于 2012-12-14 11:12:30  | 显示全部楼层
下载了。做成word
以己之微·网博天下:博览微网之术·创造成功之路!
回复 支持 反对

使用道具 举报

发表于 2012-12-17 11:10:23  | 显示全部楼层
非常好的教程,感谢分享!
以己之微·网博天下:博览微网之术·创造成功之路!
回复 支持 反对

使用道具 举报

发表于 2013-1-22 23:15:02  | 显示全部楼层
以己之微·网博天下:博览微网之术·创造成功之路!
回复 支持 反对

使用道具 举报

发表于 2021-12-3 15:48:44  | 显示全部楼层
看看仔细的是啥
以己之微·网博天下:博览微网之术·创造成功之路!
回复 支持 反对

使用道具 举报

发表回复

您需要登录后才可以回帖 登录 | 注册

本版积分规则

关闭

站长推荐上一条 /1 下一条

客服中心 搜索
关于我们
关于我们
友情链接
联系我们
站务中心
发展历程
合作伙伴
社区推荐
服务支持
服务条款
免责声明
广告合作
关注我们
官方微博
官方空间
官方微信

QQ|微网社区 ( 蜀ICP备09016811号 )|

GMT+8, 2022-1-29 19:11

Powered by Discuz! X3.4 Design by Comiis

Copyright © 2006-2020 Mwtee.Com All Rights Reserved.

快速回复 返回顶部 返回列表