HFSS微带线 仿真

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1、 HFSS 实例简单微带线实例 Poqi055 HFSS 在高速 PCB 设计中的应用之一 1 HFSS 实例简单微带线的仿真 HFSS 实例简单微带线的仿真 （仅供参考 不对之处欢迎指教） 2002-10-10 HFSS 实例简单微带线实例 Poqi055 HFSS 在高速 PCB 设计中的应用之一 2 HFSS 实例简单微带线的仿真HFSS 实例简单微带线的仿真 1 2002-10-102002-10-10 1 0.5 英寸长微带线英寸长微带线 HFSS 分析题例分析题例 4 一）一） 建模建模 4 1.11.1 首先在 O首先在 OPTIONPTION中设置所需的单位本例设为：中设置所需

2、的单位本例设为：MILMIL 4 1.21.2 建立地线层建立地线层 4 1.31.3 建立介质层（为了显示方便从此步骤开始模型尺寸略有变化）建立介质层（为了显示方便从此步骤开始模型尺寸略有变化） 5 1.41.4 建立导线（面）建立导线（面） 6 11 5 5 建立第二个介质层建立第二个介质层 6 151 建立带状线的第二个介质层 6 152 建立微带线的第二个介质层 7 1616 建立物体的封闭空间建立物体的封闭空间 8 161 建立侧面 A1、A2（方法同 TRCE的建立相同） 8 162 建立端面 P1、P2 8 163 建立完成的图见 1.12,点击文件菜单中的退出，确认保存后完成建

3、模步骤。 8 二）二） 定义材料定义材料 9 2121 在程序执行区域点击在程序执行区域点击 按钮进入材料设置窗口按钮进入材料设置窗口 9 三）三） 建立边界条件和定义源端口建立边界条件和定义源端口 10 3131 确定边界条件（导线 T确定边界条件（导线 TRCERCE） 10 3232 确定边界条件（两个侧面）确定边界条件（两个侧面） 10 3333 确定端口（源确定端口（源 P1P1 P2）P2） 10 3.3.1 设置端口 P PORTORT1 1（源） 11 3.3.2 设置负载（TERMINALS） 11 3.3.3 设置端口 P PORTORT2 2（端） 11 3.43.4 查

4、看边界、端口设置查看边界、端口设置 12 四）四） 设置解算参数设置解算参数 13 五）解算五）解算 15 5.15.1 浏览解浏览解 15 六）数据的后期处理六）数据的后期处理 16 6.16.1 扩展模型的 S 参数（D扩展模型的 S 参数（DE E- -EMBED EMBED M MODEL ODEL S-S-PARAMETERS PARAMETERS 如果需要的话）如果需要的话） 16 6.26.2 计算 T计算 TERMIANNAL ERMIANNAL S-S-PARAMETERS PARAMETERS （参数 D_2）（参数 D_2） 17 6363 求解端口阻抗参数求解端口阻抗参

5、数 17 6.46.4 输出输出MAXWLL MAXWLL S SPICEPICE模型模型 18 HFSS 实例简单微带线实例 Poqi055 HFSS 在高速 PCB 设计中的应用之一 3 七）七） MAXWELL 模型的路分析MAXWELL 模型的路分析 19 7171 建立电路图建立电路图 20 7272 激励源的设置激励源的设置 21 7373 运行运行 21 7474 设置运行条件设置运行条件 22 7575 打印图形打印图形 22 7.67.6 打印结果打印结果 23 HFSS 实例简单微带线实例 Poqi055 HFSS 在高速 PCB 设计中的应用之一 4 0.5 英寸长微带线

6、英寸长微带线 HFSS 分析题例分析题例 本例题是一根微带线，长度 0.5 英寸； 线宽 7mil；线高 1.58mil; 介质 FR4 介质常数 4.4; 介质层高度 4.33mil 地线层高速 1.38mil 边界模型：1000mil 20mil7.29mil 与 L2 相似但是，将线上方的空间定义为层（还是 100mil） 进入图形剪辑界面首先确定单位 定义了任何一个物体后一定注意要给建立的对象起名字，否则在后面的操作中，不太好区 分。 一） 建模 一） 建模 1.1 首先在 Option 中设置所需的单位本例设为：mil 1.2 建立地线层 由于目前还不太清楚的原因，地线层不能建立，直

7、接使用介质层的底面。但是作为建立平面的操作还 是保留下来。所以实际第一步应从 1.3 建立介质层开始。 由于目前还不太清楚的原因，地线层不能建立，直接使用介质层的底面。但是作为建立平面的操作还 是保留下来。所以实际第一步应从 1.3 建立介质层开始。 ? 设起始坐标： X0 Y0 Z0 ； 选择主菜单中 Line/Rectangle 项 （由于地线宽 线 高，可以用面代替体） ，屏幕左边出现图 1 的画面。然后点击 Enter，进入下级栏目。 图 1.1 确定地线原点坐标参数 在此处设置好起始点 点击 Enter HFSS 实例简单微带线实例 Poqi055 HFSS 在高速 PCB 设计中的

8、应用之一 5 ? 在这个栏目中需要的操作（图 1.2）: ? 首先需要确定物体建立的平面（选择 XY 平面） ； ? 填入所建物体的（平面）尺寸：X1000；Y20 ? 选中 Covered（默认选项） ? 输入所建物体的名字 Cu ? 为所建物体选择颜色后，键入 Enter 图 1.2 确定地线坐标参数 键入 Enter 后在三个平面出现所建物体，图 1.3 是在 XYZ 面上且经过“着色”处理后 的图形： 图 1.3 底层 Cu 平面 1.3 建立介质层（为了显示方便从此步骤开始模型尺寸略有变化） 同 1.2 中的方法，注意 Z 轴的起始坐标依然是 0，因为 Cu 做的是一个平面。由于介质

9、是 一个“体” ，所以在建立物体时，必须有 Z 轴增量。 ? 设置起始坐标：X0 Y0 Z0，选择主菜单中 Solid/BOX 项，或点击图标 ，出 现图 1.1,确定起始坐标后点击 Enter， 屏幕左边出现图 1.4 的画 面(三维)。 ? 由于选定 BOX，自动出现 X、Y、Z 坐标选项 ? 填入所建物体的尺寸：X500；Y100；Z4.00 ? 选中 CoveredCovered（默认选项）注 1 ? 输入所建物体的名字 FR ? 为所建物体选择颜色后，键入 Ente 图 1.4 确定介质坐标参数 X Y Z HFSS 实例简单微带线实例 Poqi055 HFSS 在高速 PCB 设计

10、中的应用之一 6 图 1.5 是完成两种物体设置后的放大图形（YZ 轴上的立体图） 图 1.5 1.4 建立导线（面） ? 设置起始坐标：X0 ；Y46.5 ；Z4 ；选择主菜单中 Line/Rectangle 项，出现 图 1.1,确定起始坐标后点击 Enter，屏幕左边出现图 1.6 的画面。 实际上，每当进行坐标设置的时候，设置的点会以闪烁的形式出现在相 应的视图上，比如这个步骤，当设定起始点后，就出现右图，点的位置 就是（0，6.5，4.33）,用这个特点可以随时观察坐标设置正确与 否。 （随计算机速度，画面出现的速度不同） ? 选定 XY 坐标选项 ? 填入所建物体的尺寸：X1000

11、；Y7； ? 选中 Covered（默认选项） ? 输入所建物体的名字 Trace ? 为所建物体选择颜色后，键入 Enter 图 1.6 确定导线坐标参数 从主菜单 File 中选择 Exit，在出现的提示栏中点击 OK，完成建模操作。 15 建立第二个介质层 如果是带状线该层介质同样为 FR4，且层厚根据实际需要确定。但是若为微带线， 则该介质材料应选为空气，并且它的层厚要大大大于第一个介质层！ 151 建立带状线的第二个介质层 建立该层的方法可以使用 1.3 中的方法，也可以使用“复制”的方法，这样如果是仿真 多层 PCB 会更加节省时间，复制既可以纵向，也可以横向。 ? 首先点击主菜单

12、的 Edit Select，在物体列表框中选定需要复制的目标 导 线 建 立 在XY面 不要忘了起名 HFSS 实例简单微带线实例 Poqi055 HFSS 在高速 PCB 设计中的应用之一 7 ? 点击主菜单的 Edit Duplicate Along Line 相出现图 1.7 该图为向量表示，X，Y，Z 分别代表，在哪一个轴的方向进行复制， 由于我们现在需要再做一个介质层，所以选择 Z 方向，高度仍然为 4mil，是为了保证于第一个面重合。点击 Enter ? 后出现图 1.8,询问建立几个拷贝， 填入 2，点击 Enter 完成第二层介质的建立 图 1.7 拷贝方向 图 1.8 拷贝数

13、量 图 1.9 带状线结构 152 建立微带线的第二个介质层 由于前面提到的原因，空气介质层的厚度需要大大大于 FR 层的厚度，所以不能使用复制 的方法，仍然使用建立 FR 层的方法： ? 设置起始坐标：X0， Y0， Z4Z4，选择主菜单中 Solid/BOX 项，或点击图标 ， 出现图 1.1,确定起始坐标后点击 Enter。 ? 由于选定 BOX，自动出现 X、Y、Z 坐标选项 ? 填入所建物体的尺寸：X500；Y100；Z196 ? 选中 Covered（默认选项） ? 输入所建物体的名字 Air ? 为所建物体选择颜色后，键入 Enter 图 1.10 微带线结构 此时完成了微带线结

14、构的建立（图 1.11） 此层的下面必须 与第一层的上面 重合，所以为 4 导线以面的 形式在两介 质层中间 因为起始 Z 坐 标是 4 不是 0 HFSS 实例简单微带线实例 Poqi055 HFSS 在高速 PCB 设计中的应用之一 8 图 1.11 微带结构模型 16 建立物体的封闭空间 HFSS 要求为研究对象建立封闭空间 由于本对象的顶面和地面分别是性质相同的介质面， 所以进行封闭时， 这两个面可以不作。 对图 1.11 的物体，做四个面，侧面 A1、A2；断面 P1、P2 且将这两个面将来作为端口。 161 建立侧面 A1、A2（方法同 Trce 的建立相同） ? 设置起始坐标：X

15、0 ；Y0 ；Z0 ；选择主菜单中 Line/Rectangle 项，出现图 1.1,确定起始坐标后点击 Enter，屏幕左边出现图 1.6 的画面。 ? 输入面的端点坐标（注意：侧面是做在 XZ 坐标面上的）X500 ；Z200 ? 命名为 A1，选择颜色后点击 Enter，则建立了在物体的左侧面 ? 用复制的方法在 Y 轴上选取位移向量 100，建立第二个侧面 A2 162 建立端面 P1、P2 ? 设置起始坐标：X500 ；Y0 ；Z0 ；选择主菜单中 Line/Rectangle 项，出现图 1.1,确定起始坐标后点击 Enter，屏幕左边出现图 1.6 的画面。 ? 输入面的端点坐标（注意：端面是做在 YZ 坐标面上的）Y100 ；Z200 ? 命名为 P1，选择颜色后点击 Enter，则建立了在物体的前端面 ? 用复制的方法在 Y 轴上选取位移向量500，建立后断面 P2 163 建立完成的图见 1.12,点击文件菜单中的退出，确认保存后完成建模步骤。 HFSS 实例简单微带线实例 Poqi055 HFSS 在高速 PCB 设计中的应用之一 9 图 1.12