В погоне за правдой. Калькуляторы или симуляторы?, AppCAD vs. CST MWS. Опции

[Логин]

Добрый день!
Хочу расчитать параметры копланарной линии передачи без нижнего слоя земли для волнового сопротивления 50 Ом. Подложка: E=2.2, h=0.127мм, t=0.018мм. Расчет на AppCAD при зазоре G=0.1мм дает ширину полоска КПЛ W=1.94мм.
Для Saturn W=6.35мм.
Для TXline W=2.05мм.

По модели CST MWS W=0.95мм. Прошу проверить правильность модели и настроек: меша, солвера (TD) и т.д.
 __________________.rar ( 250.49 килобайт ) Кол-во скачиваний: 120


Понятно, что все пользовались теми или иными калькуляторами и они подверждали свою адекватность в определенных проектах. Здесь - явно кто-то врет, возможно, даже все рассчетные средства. Чему в конечном счете верить?

[Логин]

То же самое с МПЛ, есть отличие 3D-модели от калькуляторов:

AppCAD W=0.372 mm;
Polar Si9000 W=0.375 mm;
CST MWS W=0.35 mm.
 Proekt_na_proverku_2.rar ( 391.75 килобайт ) Кол-во скачиваний: 84


Здесь разницу можно объяснить погрешностью калькуляторов и принять результаты моделирования, как более верные. А вот с КПЛ все не так прозрачно.

P.S.: поправка - в предыдущем посте не Saturn, а тоже Polar.

[evgdmi]

Вопросы расчёта копланарных и микрополосковых линий обсуждались здесь и здесь. Посмотрите, может что-то прояснится. А если нет, то, наверное, лучше такие вопросы задать там.

[Логин]

evgdmi, спасибо за ссылки!
Обе темы уже читал, однако, никакой конкретики по своему вопросу там так и не нашел.
Что Вы можете сказать по проектам? Насколько верно они составлены? Считаю с Time Domain Solver.

[evgdmi]

По CST к сожалению не могу сказать, я с ней не очень хорошо знаком. Пользуюсь в основном AWR. W предварительно определяю в TXline и затем уточняю в ЕМ моделировании по минимуму КСВн. Для моих задачь точность W до двух знаков после запятой достаточна. Для планарных структур AWRDE обеспечивает хорошую точность ЕМ анализа и не обязятельно использовать трёхмерное моделирование, имхо.

[VCO]

Если вас интересует не правда, а истина, то забудьте про калькуляторы и симуляторы и посчитайте вручную, например, по учебному пособию Проектирование полосковых устройств СВЧ 2001 года. Потом сравните с калькуляторами и симуляторами и с нами поделитесь, если интересно...

[Логин]

О, а вот это хорошая книжка, да =) Раньше по ней считал ширину МПЛ. Кстати, по этим формулам для МПЛ с учетом частоты получается вовсе W=0.39 mm. Так что как-то хрен знает.. И почему Вы считаете, что эти формулы вернее, чем анализ распространения волны в 3D-структуре? Может, они и правильней, я не знаю, вопрос без сарказма.

По КПЛ - так и не понял в этой книжке, что же означают K(kэ) и K'(kэ) в формуле (2.52), и где их расчет.

ПС: своей "коМпланарностью" ульяновцы, конечно, убивают..

[ledum]

Я подозреваю, что бОльшая часть расчетов по книжкам и в калькуляторах будет не совсем верна. Более того, у многих не указываются ограничения моделей (правильный удачный пример - http://bama.ua.edu/~tmewes/Java/CPW/CPWCalculator.shtml - можно увидеть, насколько различаются результаты в разных моделях). Еще более того, мало где учитывается немаловажное в этом виде линии передачи - металлические стенки. При таком соотношении толщины подложки, эпсилон, зазора и волнового сопротивления как у Вас, похоже, попадаем за пределы действия многих моделей. В том же Поларе удобнее задать ширину дорожки, а подбирать зазор. Но может получиться очень малым. K(kэ) и K'(kэ) обычно обозначаются эллиптические интегралы, возможно они упоминались где-то раньше по статье.
Прикол заключается в том, что копланарный и компланарный по отношению к линии передачи в русском языке являются синонимами. Нам еще в универе в начале 80-х говорили о допустимости обоих терминов. Это в английском coplanar waveguide. Изобретатель был хитрым - http://www.acronymfinder.com/Cheng-P.-Wen-...ide)-(CPW).html - увековечил свои инициалы.

Сообщение отредактировал ledum - Jul 6 2012, 15:08

[Логин]

Уважаемый ledum, а не разбираетесь ли Вы в моделировании на CST MWS? Хотелось бы все таки узнать адекватность моих моделей..

Забавно с CPW ))

Сообщение отредактировал Логин - Jul 6 2012, 15:39

[Dunadan]

Добрый день!
Хочу расчитать параметры копланарной линии передачи без нижнего слоя земли для волнового сопротивления 50 Ом. Подложка: E=2.2, h=0.127мм, t=0.018мм. Расчет на AppCAD при зазоре G=0.1мм дает ширину полоска КПЛ W=1.94мм.
Для Saturn W=6.35мм.
Для TXline W=2.05мм.

По модели CST MWS W=0.95мм. Прошу проверить правильность модели и настроек: меша, солвера (TD) и т.д.
 __________________.rar ( 250.49 килобайт ) Кол-во скачиваний: 120


Понятно, что все пользовались теми или иными калькуляторами и они подверждали свою адекватность в определенных проектах. Здесь - явно кто-то врет, возможно, даже все рассчетные средства. Чему в конечном счете верить?

Непонятно, как в TXLine Вы получили такое значение для ширины. У меня получилось близко к "книжным" 3,9 мм - 3,7 мм. Однако настораживает то, что CST, например, не хочет автоматически создавать порты Port Wizard'ом при таком соотношеннии ширины линии к толщине подложки, а TXLine считает в одну сторону - по введенным габаритом посчитает какое-то волновое сопротивление, но если по волновому сопротивлению будет искать размеры, то выдаст ошибку. Думаю, на основании этого можно сделать вывод, что эти программы полностью корректно линию с таким соотношением ширина-толщина подложки считать не будут. На всякий случай прикрепляю результаты CST и TXLine. В CST надо сделать ГУ OPEN, по крайней мере, по осям Z и X, иначе вы считаете совсем другую модель по сравнению с TXLine. Однако для волнового сопрот. все равно получается значение 53 Ом, а не 50.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[ledum]

Уважаемый ledum, а не разбираетесь ли Вы в моделировании на CST MWS?

Не-а, не разбираюсь - никогда не сталкивался. Да и из всего софта у меня остался только ансофт дезайнер СВ (студенческая версия) - пришлось поубивать из-за проверок на лицензионность. Совсем тяжко стало. Но почему Вы не хотите использовать CPW с экраном? Он гораздо лучше обсчитывается в районе 50Ом. В копланаре без экрана основной степенью свободы является зазор, а не ширина полоска, как в микрополоске или копланаре с экраном.

Сообщение отредактировал ledum - Jul 6 2012, 17:42

[Логин]

К сожалению, в моей задаче нужен именно CPW, GCPW не пойдет...

Dunadan, спасибо, нашел ошибку! Да, действительно, в TXline получается 3.7 мм. Не понял, как у Вас получилось 53 Ома, у меня за 6 проходов меширования с максимальной дельтой 0,5% получилось вот что:


Сообщение отредактировал Логин - Jul 9 2012, 09:12

[ser_aleksey_p]

К сожалению, в моей задаче нужен именно CPW, GCPW не пойдет...

Толщина ламината тоже задана? Уж больно тонок для неэкранированной CPW. Под платой-то что будет? Не лучше ли волну побольше в диэлектрик запрятать?

[Dunadan]

К сожалению, в моей задаче нужен именно CPW, GCPW не пойдет...

Dunadan, спасибо, нашел ошибку! Да, действительно, в TXline получается 3.7 мм. Не понял, как у Вас получилось 53 Ома, у меня за 6 проходов меширования с максимальной дельтой 0,5% получилось вот что:

Поставьте все ГУ Open. Неужели тоже не получается? Потому что с металлическими стенками это будет уже совсем не то, что используется в модели TXLine для копланарной линии без "нижней земли".

[Логин]

Уважаемый Dunadan, а как у Вас по книжным формулам получилось 3.9? Что-то у меня никак не выходит получить вобще сколь-нибудь похожий на адекватный результат. Прикрепляю файл маткада, в нем отношение
K(k)/K'(k)
я заменил на переменную К.
В остальном все согласно формулам из прикрепленной выше книги. Но получается ерунда вплоть до комплексных значений Z.
 Z_CPWG.rar ( 26.42 килобайт ) Кол-во скачиваний: 283

[Логин]

Толщина ламината тоже задана? Уж больно тонок для неэкранированной CPW. Под платой-то что будет? Не лучше ли волну побольше в диэлектрик запрятать?

Толщина задана конкретным материалом. Имеется в наличии TLY-5 c h=0.127 mm. Можно h изменить на другую, но тогда это будет другой материал с другой диэлектрической проницаемостью. Например, RO4350, но это нежелательно.

[Dunadan]

Кстати, по этим формулам для МПЛ с учетом частоты получается вовсе W=0.39 mm.

Дело в том, что я мельком увидел этот Ваш пост, хотя он был для МПЛ и 0.39мм, мне почему-то запомнилось 3.9 мм, и я подумал, что у вас столько получилось по формулам для КПЛ
Приношу свои извинения. Но если считать по формулам из книги, адекватного ничего не получится, потому что такое соотношение ширины линии к толщине подложки, как говорится, за гранью добра и зла. Об этом же говорит и TXLine: если по заданному зазору, толщине подложки и 50 Ом искать ширину линии, то выдаст ошибку. CST не хочет автоматически создавать порт для такой линии. Все это говорит о том, что Вам желательно поменять конструкцию линии, а то на практике вообще может получиться неизвестно что.

[ser_aleksey_p]

Но если считать по формулам из книги, адекватного ничего не получится, потому что такое соотношение ширины линии к толщине подложки, как говорится, за гранью добра и зла. Об этом же говорит и TXLine: если по заданному зазору, толщине подложки и 50 Ом искать ширину линии, то выдаст ошибку. CST не хочет автоматически создавать порт для такой линии. Все это говорит о том, что Вам желательно поменять конструкцию линии, а то на практике вообще может получиться неизвестно что.

Т.е. увеличить толщину подложки.
Если один материал не подходит, значит надо брать другой.
Зная недостатки неэкранированной CPW, смело предлагайте поменять конструкцию линии.
Когда книги, калькуляторы, САПРы будут давать одинаковый, или почти одинаковый, результат, тогда смело можете запускать линию в производство.

[Логин]

Что ж. Результаты эксперимента оставляют желать лишь лучшего. Были испытаны 3 варианта КПЛ без нижней земли со следующими параметрами:
TLY-5 E=2.2 h=0.127mm t=0.018mm G=0.1mm W=0.98, 1.94, 3.7mm. Разъем 2.4.
Во всех трех случаях КСВ получился, можно сказать, никакой. Терминировал SMD-резисторами 0201 по 100 Ом поперек каждого из зазоров.
*По поводу смд-резисторов - понимаю, не лучший вариант, но в случае с МПЛ получалось вполне сносно.
Вариант с W=3.7 дал лучший результат, ксв < 1.5 в полосе до 5ГГц.

[ser_aleksey_p]

Посмотрите эту книгу, может есть что полезное. (Фильтры на МПЛ с подвешенной подложкой).
http://depositfiles.com/files/e9k91igfs