丰都县网站,凌天科技 wordpress,建筑装饰工程,高端的平面设计网站基于HFSS的微带线特性阻抗仿真-与基于FDTD的计算电磁学方法对比#xff08;Matlab#xff09;
工程下载#xff1a; HFSS的微带线特性阻抗仿真工程文件#xff08;注意版本#xff1a;HFSS2023R2#xff09;#xff1a; https://download.csdn.net/download/weixin_445…基于HFSS的微带线特性阻抗仿真-与基于FDTD的计算电磁学方法对比Matlab
工程下载 HFSS的微带线特性阻抗仿真工程文件注意版本HFSS2023R2 https://download.csdn.net/download/weixin_44584198/88748285 基于FDTD的微带线特性阻抗仿真Matlab工程 https://download.csdn.net/download/weixin_44584198/88748215 目录 基于HFSS的微带线特性阻抗仿真-与基于FDTD的计算电磁学方法对比Matlab1、微带线特性阻抗仿真基础2、使用HFSS确定微带线特性阻抗2.1、创建基板2.2、背面覆铜2.3、信号线覆铜2.4、设置空气盒子2.5、设置波端口2.6、设置分析2.7、check和运行 3、使用FDTD确定微带线特性阻抗3.1 基本思路3.2 建模3.3 网格剖分3.4 结果3.5 代码运行的tips 1、微带线特性阻抗仿真基础
微带线特性阻抗的仿真是电磁学里面一个比较基本的仿真了很多学校都会把这个当成HFSS学习的作业来弄。当然微带线阻抗的仿真和实际的测量是有一定差别的在仿真时候我们可以用波端口或者使用CPML边界截断而实际测量的话手段是非常有限的。感兴趣可以阅读 利用矢网测试PCB走线的特性阻抗 第二章 微带线阻抗实验 这种基于四分之一阻抗线的实际测量方法只能大概测一下因为不同频率下的特性阻抗实际都是不一致的要不然SMA接口还分0-6Ghz、0-10GHz那么多类型干嘛。
当然有些刚刚入门的小伙伴会问了特性阻抗不是可以使用公式进行计算的嘛确实是这样的但是这种是基于大量近似的计算其精度必然没有电磁学方法准确。那么我们来给出今天的一个简单的案例 基板Rogers5880相对介电常数2.2损耗角正切0.0009 结构背板覆铜正面信号线微带线 参数铜厚35um微带线宽为1mm板子高度为1mm 目标计算1-10GHz的该微带线特性阻抗
事实上使用上面的这些参数我们已经可以使用市面上常见的特性阻抗计算工具对特性阻抗进行计算了比如ADS自带的计算工具linecalc 计算出来的结果也非常明确该结构在1GHz的特性阻抗为92.7欧姆。之前也提到微带线特性阻抗对于不同频率是变化的在10GHz处计算出来的特性阻抗为93.6欧姆。使用linecalc工具得到的结果如下表其基本的趋势是频率越高特性阻抗越大
频率特性阻抗1GHz92.7362002GHz92.7419003GHz92.7589004GHz92.7965005GHz92.8595006GHz92.9509007GHz93.0732008GHz93.2282009GHz93.41710010GHz93.640700
2、使用HFSS确定微带线特性阻抗
2.1、创建基板
首先创建基板基板材料直接选5880就行这个材料的相对介电常数2.2损耗角正切0.0009设置基板的高h1宽度一般为线宽的11倍左右此处微带线线宽是1mm因此板材的宽被设置为12mm长度随意设置美观就行此处长设置为32mm
2.2、背面覆铜
然后就是设置铜皮的位置了此处我们底部是全部覆铜的厚度为35um
2.3、信号线覆铜
我们的顶部是信号线也就是宽度为1mm的微带线
2.4、设置空气盒子
下一步就是设置空气盒子了一般要原理自己设置的结构的四分之一波长根据上面的要求我们要计算1-10GHz的该微带线特性阻抗那么使用的最高频率所对应的波长为30mm也就是空气盒子需要大于7.5mm此处设置为8mm即可 观察上面的图片还有地方需要改一下因为我们使用的是波端口所以空气盒子要紧贴两个端口位置改为
2.5、设置波端口
下面需要设置波端口波端口是一个面其与微带线基板紧贴但是要比基板结构高一点比信号线铜皮宽一点波端口要尽量大因为要包含整个辐射面 在此给出一种推荐的设置高度为基板的6倍宽度为微带线的6倍 当然还要选中刚刚创建的面添加激励为Modal的WaveportModal用于计算无源高频结构的S参数如微带、波导和由源驱动的传输线并用于计算入射平面波散射。S矩阵解将用波导模的入射功率和反射功率来表示。Terminal用于计算单或多导体传输线端口的无源、高频结构的基于终端的S参数这些S参数是由源驱动的。这种解决方案类型是基于终端的电压和电流描述
此外如果在之后的仿真中出现这样的信息我们需要将其适当缩小因为面太大了引入了其他的传播模式这在此处的实验中是不恰当的
2.6、设置分析
设置求解器和扫频范围
2.7、check和运行
check一下发现没有问题 在结果中查看特性阻抗Z0频率越高阻抗越低好像和之前LineCalc算出来的相反有没有算出来的大概范围是94-95欧姆的样子
3、使用FDTD确定微带线特性阻抗
3.1 基本思路
FDTD没有HFSS的波端口可以直接用来确定特性阻抗Z0此处使用S参数作为中间量求取特性阻抗。在终端完美匹配时输入回波损耗S11和传输线特性阻抗具有如下关系 Z 0 Z t e r m 1 S 11 1 − S 11 Z0 {Z_{term}}\frac{{1 {S_{11}}}}{{1 - {S_{11}}}} Z0Zterm1−S111S11 其中Z0是要求的微带线的阻抗 Z t e r m Z_{term} Zterm是端口1的阻抗。为达到终端完美匹配的条件在实际仿真过程中将板材后半部分用CPML截断。
3.2 建模
实际上电路板的三个边都被CPML截断来实现无限大的电路板结构 背面全部覆铜
3.3 网格剖分
close all; clc;
addpath(genpath(K:\Project_WXP\20240115_FDTD\FDTD_Z0))
% initialize the matlab workspace
%参数赋值,定义分辨率单位m
wxp_dx 1.00e-4;
wxp_dy 1.00e-4;
wxp_dz 0.25e-4;%定义板材和微带大小参数单位mm
wxp_cond_width 1;
wxp_cond_T 0.00;
wxp_cond_bottom_T 0.00;
wxp_sub_width 12;
wxp_sub_length 11;
wxp_sub_height 1;
wxp_sub_eps_r 2.2;
wxp_sub_eps_i 0.0009;
wxp_sample_position 0.25;
fdtd_solve;3.4 结果
在结果中查看特性阻抗Z0频率越高阻抗越高算出来的结果也和LineCalc中比较接近很难说哪个比较准确
3.5 代码运行的tips
主函数在FDTD_Z0\main里面的wxp_main.m 第一次运行修改addpath(genpath(‘K:\Project_WXP\20240115_FDTD\FDTD_Z0’))为实际电脑上的路径
