|
Lowpass Filter в Ansoft Designer & HFSS, Проблема с проверкой модели у новичка |
|
|
|
Nov 27 2008, 06:55
|
Группа: Участник
Сообщений: 12
Регистрация: 2-11-08
Из: Новосибирск, Академгородок
Пользователь №: 41 311

|
Добрый день. Научный руководитель дал задание спроектировать НЧ-фильтр на микрополосковой основе. Для этой цели я использую Ansoft Designer (черновое проектирование фильтра для заданных параметров АЧХ) и Ansoft HFSS (для проверки полученной модели и внесения, если потребуется, изменений в схему фильтра). Проблема в том, что полученный в дизайнере фильтр (частота отсечки 4 ГГц) при анализе в HFSS выдает частоту отсечки 60 ГГц...  Как и полагается, в HFSS тело фильтра на диэлектрической подложке, с обратной стороны граничные условия на перфект Е, также над подложкой бокс вакуума. Так как плата будет помещена в металлический корпус, перфект Е задано на боковых гранях подложки и вакуумного бокса, кроме тех где Wave Portы. Смущает то, что при проектировании в дизайнере, в топологии Stubs sep. by Transm. Lines тот на последнем шаге Medium properties выдает, как я понял, рекомендуемые значения толщины диэлектрика, металла с обоих сторон диэлектрика и тп. Мне их приходится менять, так как у меня жесткие условия на них. По идее, соответственно должны поменяться геометрические параметры фильтра, и они меняются, но когда заполняю последнее поле (толщина слоя металла на обратной стороне подложки, она у меня 0.02 мм вместо предустановленных 0.635 мм) в окне VARIABLES расположенном ниже из этих самых 12 VARIABLES становится вдруг 2. Потом когда экспортирую в Physical Circuit, выползает окно "One or more parts have errors!". Эти ерроры как раз и означают что невозможно вычислить размеры остальных элементов фильтра кроме первого... При этом фильтр все-равно рисуется, только все элементы у него одинаковые. В этом я и вижу причину проблем с частотой. Вопрос такой: можно ли как-либо избавиться от ерроров при такой методике проектирования? У меня Ansoft Designer 1.0, HFSS 10.0
|
|
|
|
|
Nov 27 2008, 14:16
|
Евгений
    
Группа: Свой
Сообщений: 1 167
Регистрация: 22-01-05
Из: С.-Петербург
Пользователь №: 2 115

|
Цитата(freddyspitz @ Nov 27 2008, 09:55)  выдает, как я понял, рекомендуемые значения толщины диэлектрика, металла с обоих сторон диэлектрика и тп. Designer ничего не рекомендует, просто предлагает значения по умолчанию. А уж толщину металла с нижней стороны (  ) тем более. Цитата(freddyspitz @ Nov 27 2008, 09:55)  (толщина слоя металла на обратной стороне подложки, она у меня 0.02 мм вместо предустановленных 0.635 мм) Скорее всего это именно толщина подложки (0.635 - это значение по умолчанию для нее) Цитата(freddyspitz @ Nov 27 2008, 09:55)  выползает окно "One or more parts have errors!". Еще на этапе проектирования до экспорта Designer выдает достаточно вменяемые сообщения об ошибках, типа: Width/height ratio too high. Error 2001. Cannot converge to a very small width. Error 2018. Как правило, это сообщения о превышении заданных технолог. допусков на изготовление. И еще. Сам Designer имеет вполне приличный EM симулятор. Стоит для начала попробовать именно его для проверки. Еще до HFSS.
|
|
|
|
|
Nov 27 2008, 15:04
|
Группа: Участник
Сообщений: 12
Регистрация: 2-11-08
Из: Новосибирск, Академгородок
Пользователь №: 41 311

|
Цитата(EVS @ Nov 27 2008, 20:16)  Designer ничего не рекомендует, просто предлагает значения по умолчанию. А уж толщину металла с нижней стороны (  ) тем более. Скорее всего это именно толщина подложки (0.635 - это значение по умолчанию для нее) Еще на этапе проектирования до экспорта Designer выдает достаточно вменяемые сообщения об ошибках, типа: Width/height ratio too high. Error 2001. Cannot converge to a very small width. Error 2018. Как правило, это сообщения о превышении заданных технолог. допусков на изготовление. И еще. Сам Designer имеет вполне приличный EM симулятор. Стоит для начала попробовать именно его для проверки. Еще до HFSS. Спасибо за помощь Согласен, значит это значения по умолчанию. Правда там толщина подложки и толщина ground spacing (слоя металла с нижней стороны, как я полагаю  ) имеют одинаковые значения по умолчанию, 0.635. Да, ерроры 2001 и 2018 я видел, и хотелось бы от них избавиться, только вот они как вроде как всегда появляются, другое дело в количестве... это естественно?
|
|
|
|
|
Nov 27 2008, 15:25
|
Евгений
    
Группа: Свой
Сообщений: 1 167
Регистрация: 22-01-05
Из: С.-Петербург
Пользователь №: 2 115

|
Цитата(freddyspitz @ Nov 27 2008, 18:04)  толщина ground spacing (слоя металла с нижней стороны, как я полагаю  ) имеют одинаковые значения по умолчанию, 0.635. ground spacing - это зазор между подложкой и нижней стенкой экрана для подвешенной (suspended) МПЛ. Для обычного микрополоска равен нулю. Проверьте выбор технологии (Prototype). Цитата(freddyspitz @ Nov 27 2008, 18:04)  Да, ерроры 2001 и 2018 я видел, и хотелось бы от них избавиться, только вот они как вроде как всегда появляются, другое дело в количестве... это естественно?  Это совершенно неестественно и в нормально спроектированном фильтре не появляются никогда. Избавиться можно выбором другой топологии или технологии или и того и другого вместе.
|
|
|
|
|
Nov 28 2008, 14:51
|
Группа: Участник
Сообщений: 12
Регистрация: 2-11-08
Из: Новосибирск, Академгородок
Пользователь №: 41 311

|
Цитата(EVS @ Nov 27 2008, 21:25)  ground spacing - это зазор между подложкой и нижней стенкой экрана для подвешенной (suspended) МПЛ. Для обычного микрополоска равен нулю. Проверьте выбор технологии (Prototype). Это совершенно неестественно и в нормально спроектированном фильтре не появляются никогда. Избавиться можно выбором другой топологии или технологии или и того и другого вместе. Спасибо, поменял и топологию и технологию. Теперь ошибок в дизайнере не возникает. Да и в HFSS частота отсечки адекватная. Только если я в дизайнере при проектировании закладываю частоту отсечки 4 ГГц, то при моделировании в HFSS отсечка на 3 ГГц. При анализе в самом дизайнере она тоже меньше 4 ГГц и составляет порядка 2.5 ГГц... Для преодоления этой трудности в лоб я увеличил частоту отсечки, задаваемую в дизайнере при создании фильтра до 7 ГГц. Тогда в HFSS отсечка наступает при 4.2 ГГц, а при анализе в дизайнере на 3 ГГц. Как такое возможно? Но частоту отсечки соблюсти практически удалось, а вот есть другая особенность АЧХ: в зоне поглощения есть несколько пиков пропускания, их число увеличивается при увеличении порядка элементов в схеме фильтра. Подскажите кто-нибудь, что это за моды, так как я не знаю, как к ним пока подступиться. Они появляются  и в анализе в HFSS и в дизайнере. N.Golov: выкладываю проект дизайнера (HFSS большой сильно). P.S. Требуемые от меня диапазоны в АЧХ такие: 0...4 ГГц пропускание, ripple <=0.3 дб, на частоте 4.1 ГГц ослабление 20 дб; полоса непрозрачности до 10 ГГц включительно (поэтому меня и волнуют всплески на 6...9 ГГц) С уважением, Алексей
Прикрепленные файлы
forum.rar ( 40.74 килобайт )
Кол-во скачиваний: 36
|
|
|
|
|
Nov 28 2008, 17:55
|
Евгений
    
Группа: Свой
Сообщений: 1 167
Регистрация: 22-01-05
Из: С.-Петербург
Пользователь №: 2 115

|
> freddyspitzВ каждом MSSTEP'е сделайте Offset between lines не 0, а половину разницы между ширинами линий. Чтобы layout после выравнвания по портам приобрел такой вид:
Затем пересчитайте. Должно выйти примерно так:
Ну и т.д. Ну и конечно удачи! Хотя.. Искренне надеюсь, что ваш интерес чисто академический, и изготавливать это не придется....
|
|
|
|
|
Nov 28 2008, 18:54
|
Группа: Участник
Сообщений: 12
Регистрация: 2-11-08
Из: Новосибирск, Академгородок
Пользователь №: 41 311

|
Цитата(EVS @ Nov 28 2008, 23:55)  > freddyspitzВ каждом MSSTEP'е сделайте Offset between lines не 0, а половину разницы между ширинами линий. Чтобы layout после выравнвания по портам приобрел такой вид:
Затем пересчитайте. Должно выйти примерно так:
Ну и т.д. Ну и конечно удачи! Хотя.. Искренне надеюсь, что ваш интерес чисто академический, и изготавливать это не придется....Спасибо огромное! Симметрия рулит... Можете поделиться причинами такого скепсиса по поводу реализации сей штуковины в металле? Как мне кажется, количество элементов фильтра зашкаливает, Вы это имели в виду? Изготавливать все равно придется, так как установка ждет.
|
|
|
|
|
Dec 1 2008, 20:41
|
Участник

Группа: Участник
Сообщений: 16
Регистрация: 9-02-08
Из: Россия
Пользователь №: 34 893

|
Цитата(freddyspitz @ Nov 28 2008, 21:54)  Спасибо огромное! Симметрия рулит... Извините, что вклинился  . Посмотрите симметричный вариант в Designere, и посмотрите этот же вариант в HFSS. Увидите разницу, которая вызвана взаимосвязями соседних параллельных элементов фильтра. Т.е. при трехмерном моделировании это учтется, а в Designere это будет посложнее... В результате, в полосе заграждения Вы можете не получить требуемое подавление, тем более, учитывая немалый порядок Вашего фильтра. И второе: читал в англоязычной книжке, что гребни, расположенные как у Вас дают меньшее подавление в полосе заграждения, чем вариант расположения с одной стороны. Неравномерность 0,3 дБ получить совсем непросто. При порядке фильтра в два раза меньшем, выполненном на RO4350 с позолоченными поверхностями потери на этой частоте составляют уже 0,3 дБ.
|
|
|
|
|
Dec 2 2008, 06:07
|
Группа: Участник
Сообщений: 12
Регистрация: 2-11-08
Из: Новосибирск, Академгородок
Пользователь №: 41 311

|
Цитата(Serz_FM @ Dec 2 2008, 02:41)  Извините, что вклинился  . Посмотрите симметричный вариант в Designere, и посмотрите этот же вариант в HFSS. Увидите разницу, которая вызвана взаимосвязями соседних параллельных элементов фильтра. Т.е. при трехмерном моделировании это учтется, а в Designere это будет посложнее... В результате, в полосе заграждения Вы можете не получить требуемое подавление, тем более, учитывая немалый порядок Вашего фильтра. И второе: читал в англоязычной книжке, что гребни, расположенные как у Вас дают меньшее подавление в полосе заграждения, чем вариант расположения с одной стороны. Неравномерность 0,3 дБ получить совсем непросто. При порядке фильтра в два раза меньшем, выполненном на RO4350 с позолоченными поверхностями потери на этой частоте составляют уже 0,3 дБ. ммм...  Наоборот, спасибо. Смотрел, вот все выходные убил на это. Разницу увидел в том, что частота среза разная, в Designer'e меньше. Ripple с погрешностью процентов 10 один. Это то, что Вы имели в виду? При этом симметричный вариант избавил полосу непрозрачности в пределах до 10 ГГц от участков пропускания. Завтра поговорю с научным руководителем о подавлении, исходя из этого и буду действовать, видимо, придется пожертвовать им (ну или крутизной АЧХ). Пока в свободное от учебы (зачеты ведь  ) время подбираю частоту в дизайнере, чтобы при моделировании в HFSS срез был на 4 ГГц. Цитата(EVS @ Dec 2 2008, 06:27)  При ЕМ моделировании в Designer'е учтется все. Результат по точности для данной структуры будет сравним с HFSS. И в чью пользу - еще тот вопрос... Пока моделирую в HFSS, в дизайнере только делаю Analise NWA чтобы оценить характер АЧХ, с ЕМ было бы хорошо разобраться, но там как я понял из Help необходимо рисовать подложку и все остальное, как в HFSS.
|
|
|
|
|
Dec 2 2008, 20:30
|
Участник

Группа: Участник
Сообщений: 16
Регистрация: 9-02-08
Из: Россия
Пользователь №: 34 893

|
Цитата(EVS @ Dec 2 2008, 03:27)  При ЕМ моделировании в Designer'е учтется все. Результат по точности для данной структуры будет сравним с HFSS. И в чью пользу - еще тот вопрос... Просто так даже при ЕМ-моделировании в Designer'е все не учтется  . В ЕМ-моделировании каждый элемент просчитывается (ЕМ) самостоятельно; и только связанные линии (для данного случая) описывают взаимодействия близлежащих полосков. А учитывать их надо, поскольку мы хотим получить очень приличное заграждение. Это возможно реализовать только при прорисовке элементов фильтра совместно со взаимосвязанными полосковыми структурами. Цитата(freddyspitz @ Dec 2 2008, 09:07)  ммм...  Наоборот, спасибо. Смотрел, вот все выходные убил на это. Разницу увидел в том, что частота среза разная, в Designer'e меньше. Ripple с погрешностью процентов 10 один. Это то, что Вы имели в виду? При этом симметричный вариант избавил полосу непрозрачности в пределах до 10 ГГц от участков пропускания. Завтра поговорю с научным руководителем о подавлении, исходя из этого и буду действовать, видимо, придется пожертвовать им (ну или крутизной АЧХ). Пока в свободное от учебы (зачеты ведь  ) время подбираю частоту в дизайнере, чтобы при моделировании в HFSS срез был на 4 ГГц. Пока моделирую в HFSS, в дизайнере только делаю Analise NWA чтобы оценить характер АЧХ, с ЕМ было бы хорошо разобраться, но там как я понял из Help необходимо рисовать подложку и все остальное, как в HFSS. Имелось ввиду, что если гнаться за риплом придется увеличивать порядок фильтра; если не принимать специальных мер, то порядок фильтра выше седьмого (четыре перпендикулярных полоска) делать не имеет смысла, так как расчитываем подавление фильтра на 50дБ, а реально получается 40дБ из-за прямых пролазов "по воздуху". Поэтому в Designer'e удобно выбрать аппроксимацию (Чебышева, Кауера, Бесселя или что-то еще в зависимости от задачи), выбрать порядок (потери, заграждение), подобрать длины-ширины (частота). А потом перевести эту топологию в HFSS и лучше, если поместить ее уже в нужный корпус с нужной высотой крышки. Из-за переотражения сигнал может заметно просачиваться со входа на выход, ухудшая ослабление фильтра в полосе пропускания. Вам нужен рипл 0,3дБ или потери 0,3дБ на частоте среза? При таком порядке фильтра (как на рисунке) потери в полосе пропускания будут очень заметные...
Сообщение отредактировал Serz_FM - Dec 2 2008, 20:33
|
|
|
|
|
Dec 2 2008, 20:46
|
Группа: Участник
Сообщений: 12
Регистрация: 2-11-08
Из: Новосибирск, Академгородок
Пользователь №: 41 311

|
Цитата(Serz_FM @ Dec 3 2008, 02:30)  Просто так даже при ЕМ-моделировании в Designer'е все не учтется  . В ЕМ-моделировании каждый элемент просчитывается (ЕМ) самостоятельно; и только связанные линии (для данного случая) описывают взаимодействия близлежащих полосков. А учитывать их надо, поскольку мы хотим получить очень приличное заграждение. Это возможно реализовать только при прорисовке элементов фильтра совместно со взаимосвязанными полосковыми структурами. Имелось ввиду, что если гнаться за риплом придется увеличивать порядок фильтра; если не принимать специальных мер, то порядок фильтра выше седьмого (четыре перпендикулярных полоска) делать не имеет смысла, так как расчитываем подавление фильтра на 50дБ, а реально получается 40дБ из-за прямых пролазов "по воздуху". Поэтому в Designer'e удобно выбрать аппроксимацию (Чебышева, Кауера, Бесселя или что-то еще в зависимости от задачи), выбрать порядок (потери, заграждение), подобрать длины-ширины (частота). А потом перевести эту топологию в HFSS и лучше, если поместить ее уже в нужный корпус с нужной высотой крышки. Из-за переотражения сигнал может заметно просачиваться со входа на выход, ухудшая ослабление фильтра в полосе пропускания. Вам нужен рипл 0,3дБ или потери 0,3дБ на частоте среза? я так и делаю - аппроксимация, топология, технология, порядок, частота, риппл (именно риппл а полосе пропускания) генерится фильтр, экспортируется в HFSS там дорисовывается подложка, корпус, порты и ставится на анализ (играю с мелкостью сетки для точности). После часов 2 работы (с нуля) получается АЧХ фильтра в диапазон 0...10 ГГц. ну и фильтр. Пока достаточно тупо ставлю порядок в дизайнере максимальный - 21- так как в металле не делал никогда и не знаю чего опасаться  . А риппл и крутизну надо получить . Если окажется что из-за такого порядка получается металлолом... ну надо его уменьшить. Ослабление в полосе пропускания? Отличие есть, глубина спада раза в два больше в HFSS но там и анализ более серьезный. Не мудруствуя лукаво прилагаю скрины.
Эскизы прикрепленных изображений
|
|
|
|
|
Dec 2 2008, 21:45
|
Евгений
    
Группа: Свой
Сообщений: 1 167
Регистрация: 22-01-05
Из: С.-Петербург
Пользователь №: 2 115

|
Цитата(Serz_FM @ Dec 2 2008, 23:30)  В ЕМ-моделировании каждый элемент просчитывается (ЕМ) самостоятельно... и т.д. Удивили безмерно. Полным незнанием Designer'а и ЕМ симуляторов вообще. Цитата(freddyspitz @ Dec 2 2008, 09:07)  Пока моделирую в HFSS, в дизайнере только делаю Analise NWA чтобы оценить характер АЧХ, с ЕМ было бы хорошо разобраться, но там как я понял из Help необходимо рисовать подложку и все остальное, как в HFSS. Все достаточно просто. Все уже нарисовано. Полученный Layout выделить весь (Ctrl+A) и Edit -> Copy to Planar EM. Объединить в одно целое все полигоны (merge). Затем заменить порты, задать мешинг и свип и... все. Прилично сэкономите времени (по ср. с HFSS).
|
|
|
|
1 чел. читают эту тему (гостей: 1, скрытых пользователей: 0)
Пользователей: 0
|
|
|