Электическая длина отрезка МПЛ в CST, CST считает с ошибкой в несколько процентов? Опции

[Redcrusader]

Доброго времени суток!
При моделировании в CST столкнулся с интересным моментом.
Беру FR-4. Рисую микрополосковый отрезок линии длиной L/2 на частоте 2400 МГц (для эпсилон 4,3).
На один конец дискретный порт. Другой конец разомкнут.
По теории, я должен видеть на частоте 2400 МГц максимум активной составляющей сопротивления (резонанс).
Реактивную составляющую можно не считать.
CST выдает совсем другую резонансную частоту!!!
Пробовал считать разными солверами и с различными мешами. Результат примерно одинаковый.
Расчетная резонансная частота получается только при установке в CST эпсилон FR-4 равный 3,8.
То же самое пробовал для отрезка L/4 замкнутого на конце. Результат примерно аналогичный (CST требует эпсилон около 3,8).
Конструкция очень простая! С моделированием в CST я вроде освоился нормально. Не могу понять где я могу ошибаться.

Пока, у меня не было возможности экспериментально проверить мои конструкции рассчитанные в CST.
Поэтому у меня вопрос:
Где "глюк"?
У меня в голове или в CST?
Что за расхождения теории и расчетов в CST из-за значения эпсилон FR-4?

[freeport]

Redcrusader
Не вижу никаких проблем с точностью расчета CST. Получил резонанс на частоте 2426МГц. Вот проект и результат на круговой диаграмме.

Сообщение отредактировал freeport - Apr 30 2015, 10:38

Прикрепленные файлы

 Microstrip1.pdf ( 44 килобайт ) Кол-во скачиваний: 255
 Microstrip1.rar ( 20.75 килобайт ) Кол-во скачиваний: 13

 

[Redcrusader]

Redcrusader
Не вижу никаких проблем с точностью расчета CST. Получил резонанс на частоте 2426МГц. Вот проект и результат на круговой диаграмме.

К сожалению Проект не полный, поэтому не открывается. По диаграмме Смита что-то видно, но плохо (малая точность).
:-((
Скиньте полный Проект, желательно в версии 2014.
Мне надо посмотреть на установки в Проекте.

[freeport]

Redcrusader
Небольшое уточнение. У меня в проекте ширина полоска 2,9мм, а у вас 2,5мм. Если сделать расчет для 2,5мм, то резонанс будет на частоте 2440МГц. Вот вам и краевой эффект.

Сообщение отредактировал freeport - Apr 30 2015, 17:30

[Redcrusader]

Redcrusader
Небольшое уточнение. У меня в проекте ширина полоска 2,9мм, а у вас 2,5мм. Если сделать расчет для 2,5мм, то резонанс будет на частоте 2440МГц. Вот вам и краевой эффект.

Это не краевой эффект как вы его себе представляете, а изменение эпсилон эффективного от ширины полоска.
Отсюда и изменение электрической длинны полоска.
Как следствие, изменение частоты резонанса.
Все это просчитывается по классике.

на самом деле это очень серьезно.
пока Redcrusader рассчитывает сферического коня в вакууме, можно указать на его ошибки,
но если есть результаты, плдтвержденные экспериментом, - это совсем другое дело.
пожалуйста, выложите проект какого-нибудь фильтра с результатами измерений.

Я уже писал, что до "...результаты, плдтвержденные экспериментом,..." еще дело не дошло.
Это отдельная тема, которую я могу решить и без обсуждения в Форуме. Опыт есть.

В этой теме я хочу, чтобы вы указали на мои ошибки, а не просто говорили, что у меня есть ошибки.
Сами же знаете, что найти свою ошибку очень сложно! У человека наступает режим "ступора", из которого одному можно выходить очень долго.
:-((
Быстрый метод выхода из "ступора" - общение (обсуждение) с другими людьми.

Я вплотную с CST работаю всего два месяца. Есть же пользователи, которые работают с CST уже годами.
Вот, у них я прошу совета (помощи) разобраться мне в этом вопросе.

Не знаю как вы, но я всегда любой программный продукт для расчетов чего-либо с начало проверяю на "калькуляторе".
А потом, при дальнейшей работе с этим программным продуктом, постоянно просчитываю результат в "уме", насколько полученный результат соответствует действительности.
Т.к. эти программы пишут люди, а людям свойственно ошибаться. А Билл Гейтц ввел практику выпускать программный продукт "сырой" на 50%.
Хотя, я это не осуждаю, т.к., если выпускать ПП не "сырой", то он будет стоить в несколько раз дороже и разрабатывать в несколько раз дольше.
Проще отдать тестировать новый ПП пользователям.

Для прикола, вкладываю прикольный очень старый .txt-файл "Теория ошибок".
Т.к. в любой шутке есть доля правды, то я спокойно отношусь к любым ошибкам в ПП.

Предположение не верное, считает и еще как. Собственно откуда дровишки.

Попробуйте самостоятельно сделать ряд расчетов.
Берем:
FR-4 (Er=4,3), h=1,5 мм, w=2,5 мм, L=34 мм, ХХ на конце.

1. По Вольману Frez=2455 МГц
2. По TXLINE из MWO Frez=2448 МГЦ - 0,3% от Вольмана.
3. По моделированию в MWO Frez=2425 МГц - 1,24% от Вольмана.
4. По моделированию в CST Frez=2314 МГц - 6,1% от Вольмана.
Пробовал TD и FD. Увеличивал мешь до очень больших значений так, что расчет такой простейшей структуры занимал несколько часов.
Ошибка относительно Вольмана уменьшалась примерно до 3,5%.
Но, такие огромные меши нереальные для расчета сложных структур, т.к. они будут считаться несколько суток, а дадут ошибку около 3,5%.

М.б. это связано в версией CST. Я считаю в версии 2014.
Или с моими ошибками в начальных установках.

Прикрепленные файлы

 _____________.txt ( 4.03 килобайт ) Кол-во скачиваний: 31

 

[freeport]

Redcrusader
Версия CST здесь ни причем. В вашем проекте используется lumped port. Для возбуждения МПЛ следует использовать Waveguide port. В Help написано какие должны быть размеры порта. В вашем проекте есть непонятные элементы, например коробка, в которую помещена МПЛ имеет слишком большой размер, не используются плоскости симметрии, это увеличивает время расчета. Может быть вы раньше работали в HFSS, в CST все проще, такие коробки не нужны. Вы можете проверить точность расчетов в HFSS используя lumped и waveguede port, наверняка разница в частоте резонанса будет точно такая же. Все 3 программы: MWO HFSS CST имеют одинаковую точность, за исключеним того что в MWO не учитывается толщина полоска. Перед тем как изготовить какое либо микрополосковое устройство я провожу расчеты в MWO(Sonnet) и CST, результаты примерно одинаковы. Подвергать сомнению точность CST это смешно. В настоящее время это лидер среди програмного обеспечения подобного рода. На основании расчетов в CST я и мои коллеги изотовили до сотни реальных устройств (антенны и фильтры) с приемлемой точностью.

[Redcrusader]

Redcrusader
Версия CST здесь ни причем...

Может версия CST здесь ни причем, но у меня не сходится.
1. Толщина микрополоска, однозначно, сильно на резонанс не влияет. Хотя, в MWO есть параметр "толщина полоска". Насколько он в MWO влияет на расчет, я утверждать не буду - не проверял.
2. Величина "коробки", будет влиять только, если коробка будет очень маленькая. При большой коробке только увеличится время счета.
3. Плоскости симметрии используются только для уменьшения времени счета. В данной простейшей структуре время счета меня не интересует.
4. В CST я не могу поставить Waveguide port посередине структуры (платы). У меня получается поставить Waveguide port только на Boundares, а это только края структуры. Для волноводов это просто. Поэтому я использую lumped port. Причем, я считаю, что никакой разницы не должно быть между lumped port и Waveguide port, если последний поставить правильно.
С Waveguide port у меня проблемы - результат расчета зависит от размеров Waveguide port. Даже, если его меняешь на несколько мм относительно рекомендованных в Help.

В HFSS я не работал.
С CST я работаю только третий месяц, поэтому еще есть такие "непонятки".

Пока у меня не сходятся результаты расчета в MWO и CST. Результат расчета в MWO ближе к классике.

То, что у вас результат расчета в CST c приемлемой точностью совпадают с расчетом в CST, то эта приемлемая точность соответствует несовпадению даже расчету по классике и неидеальностью реального устройства. Без этого никуда! Несовпадение расчета и реального устройства на 5% можно считать хорошим результатом.
Но когда у меня не совпадает расчет по классике и CST на 3...5%, то здесь я задумываюсь.

Загрузил я CST 2015.
Проверил ваш freeport проект.
Да, все по резонансной частоте сходится с классикой (ошибка 0,5%).
Но, это так у вас получилось или вы "нахимичили"?!
Если увеличить высоту вашего бокса с 6 мм до 10 мм, то получается совсем другая резонансная частота!!!
Такое изменение высоты коробки не должно влиять на резонансную частоту микрополоска!!!
Думаю, что все дело в размерах Waveguide port!
Т.е. проблема с Waveguide port, о которой я писал выше.

Сообщение отредактировал Redcrusader - May 1 2015, 08:56

[freeport]

Redcrusader
А почему изменение высоты коробки не должно влиять на резонанс?. Еще как должно. Проверено на практике. Полосовой фильтр на МПЛ накрываешь крышкой и нижняя граничная частота полосы пропускания уходит вверх. А потом, что вы так к Вольману прицепились, почему он для вас авторитет, а все остальные - (разработчики программ) нет? Я считаю, что расчет по СST более соответсвует практике, чем расчет по справочнику. В те времена когда писался этот справочник не было таких компьютеров и программ.

[Redcrusader]

Redcrusader
А почему изменение высоты коробки не должно влиять на резонанс?.

Так тогда вы рассчитываете не резонансную частоту микрополоска, а резонансную частоту своей коробки!
Полосок у вас играет роль связи Порта с резонатором (коробкой).
Я рассчитываю резонанс микрополоска.
Вольман - классика (для меня).
Справочник по расчету и конструированию СВЧ полосковых устройств. под.ред.Вольмана.

Все программы на ПК по расчету подобных устройств используют подобную литературу.

Сообщение отредактировал Redcrusader - May 1 2015, 10:40

[freeport]

Так тогда вы рассчитываете не резонансную частоту микрополоска, а резонансную частоту своей коробки!
Полосок у вас играет роль связи Порта с резонатором (коробкой).
Я рассчитываю резонанс микрополоска.

Ничего подобного, резонанс коробки гораздо выше. Просто поле существует не только в диэлектрике но и в коробке. И волновое сопротивление МПЛ меняется от высоты крышки.
А с классикой надо осторожнее, т.к. там тоже люди и бывает ошибаются и качества моральные у них не всегда на высоте.

[Redcrusader]

Ничего подобного, резонанс коробки гораздо выше. Просто поле существует не только в диэлектрике но и в коробке. И волновое сопротивление МПЛ меняется от высоты крышки.
А с классикой надо осторожнее, т.к. там тоже люди и бывает ошибаются и качества моральные у них не всегда на высоте.

Тогда существуют два резонанса. Коробки и полоска. Между ними связь.
Что такое связь между двумя контурами, надеюсь, знаете.
И, волновое сопротивление не влияет на значение резонанса. Оно влияет только на добротность резонанса.

Тогда почему меняется резонанс от геометрии коробки?

Классики работали до появления CST и др. в течении 50...60 лет.
За это время их проверили экспериментом уже тысячи раз!!! Причем, ручками на фелексах и калькуляторах.

А CST и другие существуют всего ничего (менее 10 лет). И проверяют их в основном люди не знакомые с классикой и калькулятором.
Т.е. большинство "проверяльщиков" верят CST и др. на слово!

Сообщение отредактировал Redcrusader - May 1 2015, 11:40

[freeport]

Redcrusader
Мне надоела эта дискуссия. Могу сказать, что те классики с которыми я знаком, которые в советские времена писали учебниким, почему-то рассчитавают проекты с с помощью CST, а не с помощью справочника Вольмана.