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如何用CST自带宏提取材料的DK,Df值

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本期将介绍如何用CST的提取材料参数。我们知道如果要做精确的仿真,进行仿真测试对比,其中第一步就是要搞清楚仿真模型的参数,如果输入数据不对,那也避免不了垃圾进垃圾出的原则。和仿真相关的数据很多,其中PCB板的介质参数Dk, Df就是介电常数的实部和损耗角正切tanD就是我们需要搞清楚的重要参数。

为什么要测量得到材料参数

不同的供应商不同的工艺,材料属性都不同。那我们能从哪里得到材料参数呢?通常大家的做法就直接用库里的模型,或者参考规格书,如下图:

更严谨的仿真人员,会参考文献里的材料模型的结果,如下图的Djordjevic  2001的文章:

但如上图所说他的模型是和测量结果比对的,可是文献又是如何测量的,测量的那块板材和我们手上的板材是否一致呢?所以,测量是得到材料参数是最可靠的办法。

 

如何通过测量提取材料参数

这里先介绍最简单的一种双线提取材料参数的方法。

step1:首先制作一个夹具,如下图:

  1. 夹具的要点是两个传输线有一个长度差,比如我们这里的例子是30mm。

  2. 双线提取法要求使用高质量稳定的连接器,这样算法才可以减去两种连接器的影响。

  3. 测试两组传输的2个S2P文件,本例中短的一个存为THRU.s2p,一个长的存为line.s2p。

step2 用CST提取材料参数

1. 创建一个和夹具一样的传输线模型,最好将模型长度和双线的差设为一样,如下图的模型的30mm。

2. 设置为F求解器,设置频率范围。打开CST内置的宏,如下图:

弹出的对话框如下图,首先在Select extraction technique,选择Extract from 2 line (3D EM), 在Material properties(datasheet)下输入规格书的值,Select material选择CST模型里的那个材料名称,本例中我将这个材料命名为了unknow。

在Load measured data里导入之前测到的长短线的S2P文件。长短线夹具长度差和CST模型长度都设置为一样的30mm。当然Special可以对采样点和精度进行设置。

3. 都设置完成后点击Extract提取材料参数,软件会自动运动程序让仿真结果去逼近测试结果,最后得到一致的结果后,所用的材料即为提取的材料参数。仿真结束后再1D result下有如下这样一个文件夹:

点击egL可以看到预估的材料能得到和测量一样的结果,如下图所示:

点击1D result下Complex permitivity extraction文件夹下的unknow材料如下图是提取得到的材料参数的DK和DF,这里我预设的datasheet的DK为3,最终软件也找到了材料的实际值4.5左右,预设的datasheet的Df为0.01,最终软件也找到了材料的实际值0.02左右。

提取得到的材料已经自动赋给了unknow这个材料,用户可以保存下来,给以后使用。通过提取得到的材料使用起来比较有信心,不过需要注意的是,即便是同一种材料微带线提取的结果并不适合给带状线使用。这里先介绍最基本的双线提取法的用法,更进一步的操作,后面再给大家介绍。

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