Учет дисперсии В МПЛ в MWO Опции

[bakhmat]

bakhmat Спасибо за подробное описание.

На здоровье!
А оно (описание) помогло? Составлено, кстати, для ADS2009U1

[proxi]

danke спасибо .... посмотрю...

[Yuri Potapoff]

Я попросил одного русскоговорящего специалиста фирмы AWR посмотреть тему и исходный пример.

Пока думаю, что из его комментариев привести здесь.

Также прилагаю измененный им файл.

Прикрепленные файлы

 Fil.rar ( 135.64 килобайт ) Кол-во скачиваний: 69

 

[Green_Smoke]

Я попросил одного русскоговорящего специалиста фирмы AWR посмотреть тему и исходный пример.

Пока думаю, что из его комментариев привести здесь.

Пожалуйста, хотелось бы посмотреть, что они по этому поводу думают...

[Yuri Potapoff]

Выводы почти те же, что и были озвучены в ходе обсуждения.

Я не думаю, что проблема действительно в дисперсии. Вообще описание элемента довольно странное, M2Clin описывается, что расчитывается методом моментов и что одновременно нет дисперсии, хотя раз метод моментов, то уже должен ее учитывать. Реальная проблема в расхождении результатов есть и я о ней слышал, но лежит она скорее всего в расхождении параметров материала в производстве и симуляции. Так, фирма в Мюнхене, очень серьезная говорила, что например метал на плате в разрезе может выглядеть очень волнистым, что эквивалентно удлинению линии.

Вобщем, по определению наиболее правильный результат дает ЕМ симуляция и отличия как в сторону измерений, так и в другую говорят о неточностях других симуляций. А вот если ЕМ отличается, а в ЕМ дисперсия уже включена, это значит, что модель неправильная - либо епсилон не такое, либо толщины, либо некоторые эффекты не включены.
Потом нужно посмотреть на допуски производства и как они могут влиять на результаты. Фильтр погут перетравить или наоборот. Вобщем для начала сравнить симулируемую модель и реальный фильтр.

Люди пришли к тем же выводам, но видно что не часто этим занимаются. Соответствие модели железу - то что нужно проверять сначала, а не копаться в симуляторах, которые дают пару процентов ошибки. Желательно использовать тестовые структуры для контроля параметров диелектрика.

К оптимизации опять же интересно смотреть как люди спорят, и прыгают между симуляторами не зная возможностей того в чем работают. Оптимизацию в оффисе можно делать в схематике, а симуляцию при этом в EMSight или AXIEM. При этом AXIEM обладает всеми преимуществами Momentuma вдобавок симулирует толщину и является реальным 3Д симулятором.

Изменение епсилон с частотой в схематике тоже можно учитывать используя _FREQ переменную, которая содержит рабочую частоту в выражении для эффективного епсилон.

Я добавил возможность оптимизации в ЕМ симуляторе в проект с фильтром. Лэйаут из схематика симулируется в ЕМ симуляторе. Для этого используется блок Extract. Если тюнишь или оптимизируешь в схематике, то симуляция автоматически происходит в ЕМ Sight или AXIEM, можно также в Sonnet или CST, IE3D. Если хочешь симулировать опять в схематике, просто выключи его.

[Green_Smoke]

При этом AXIEM обладает всеми преимуществами Momentuma вдобавок симулирует толщину и является реальным 3Д симулятором.

Может быть подскажите, как можно в AXIEM организовать вертикальные мет. стенки, поскольку обычно топология фильтра располагается в объемной конструкции. Например, в ADS можно задать либо "Ящик", либо "Волновод", а как быть с AXIEM ?

[Yuri Potapoff]

Нарисовать.

[optimizer]

Здравствуйте!
Я немного опоздал к началу дискуссии…

Столкнулся с проблемой при расчете фильтров в MWO.
Характеристки реального фильтра в диапазоне 3,5 см сдвинуты вниз приблизительно на 300МГц.
Расчеты вел в схематике. Расчет методом моментов дает более правдивые результаты.
Думаю это связано с отсутствием учета дисперсии.
Не подскажите, какие типы элементов в схематике учитывают дисперсию в МПЛ?

Попробуем разобраться.
Под дисперсией параметров в МПЛ традиционно понимают зависимость параметров квазистатической модели МПЛ, таких как эффективная диэлектрическая проницаемость (ЭДП) (или коэффициент замедления) и волновое сопротивление (ВС) от частоты. При этом совершенно справедливо полагается, что сами параметры подложки – диэлектрическая проницаемость и тангенс диэлектрических потерь от частоты не зависят.
ЭДП в МПЛ при увеличение частоты увеличивается, но при этом не может превышать по величине диэлектрическую проницаемость подложки. Зависимость ВС МПЛ от частоты более сложная, сначала ВС уменьшается на 5-10%, но потом вновь начинает расти и на самых верхних частотах становится на 20-30% больше номинала.
Дисперсионные эффекты для связанных МПЛ выражены немного слабее, кроме того следует учитывать, что ЭДП и ВС для четной и нечетной волн при увеличении частоты изменяются с разной скоростью.
Я не знаю, какие модели используются в MWO, полагаю, что дисперсию они, скорее всего, учитывают, в противном случае это было бы совершенно несерьезно для системы моделирования такого уровня и стоящей нехилое количество килобаксов.
Почему же имеется такое отличие между расчетными и экспериментальными характеристиками? Да потому, что в схемотехнической модели фильтра были учтены связи только между соседними резонаторами! Учет связи с остальными резонаторами привел бы к увеличению их краевой емкости и сдвинул бы результирующую характеристику фильтра вниз по частоте.

По поводу расчета характеристик фильтра в EMSight, в котором по определению должны были бы учитываться дисперсия и связи между всеми резонаторами фильтра, а отличие между расчетными и экспериментальными характеристиками все равно имеется.
По моему глубокому убеждению, которое подтверждено многолетним опытом разработки фильтров и направленных ответвителей на МПЛ, все программы 2.5D симуляции, основанные на методе моментов, занижают процентов на 10 краевую емкость и связь между соседними резонаторами. С чем это связано, с ограничением метода или с кривостью его реализации, честно, не знаю. Однако, данный факт имеет место быть, и заключается он в том, расчетные характеристики фильтров и направленных ответвителей смещаются вверх по частоте (что можно поправить соответствующем увеличением ДП на 5-10%, зависящем от конкретной топологии), полосы пропускания фильтров сужаются и уменьшается связь в направленных ответвителях (это поправить можно только изменением величины зазоров между связанными линиями, что не есть гуд…).
Отпискам разработчиков 2.5D EM симуляторов, что во всем виноваты производители материалов, я не верю по трем причинам. Во-первых, ошибка в расчетах является весьма коррелированной, так как ДП всегда надо увеличивать на указанные 5-10%ю Такую ошибку производители материалов обязательно бы заметили и поправили свои спеки. Во-вторых, зарубежные материалы типа роджерса являются весьма стабильными по своим характеристикам, а каждый их лист сопровождается индивидуальным паспортом с измеренными значениями ДП и толщины. А в-третьих, если воспользоваться честным 3D EM, симулятором, например, основанным на векторном методе конечных элементов, то можно убедиться, что расчетные характеристики фильтров и направленных ответвителей с достаточной точностью соответствуют экспериментальным, и при этом никакой подгонки по ДП относительно паспортных значений материала не требуется.

Результаты расчета характеристик фильтра векторным методом конечных элементов прилагаются. Как видно, небольшое отклонение расчетных характеристик от измеренных вполне входит в допуск на материал RO3010 ДП = 10.2±0.30. Было бы известно паспортное значение ДП, можно было бы посчитать точнее.

Прикрепленные файлы

 VFEM.zip ( 26.34 килобайт ) Кол-во скачиваний: 51

 

[Green_Smoke]

Я не знаю, какие модели используются в MWO, полагаю, что дисперсию они, скорее всего, учитывают, в противном случае это было бы совершенно несерьезно для системы моделирования такого уровня и стоящей нехилое количество килобаксов.

Как оказалось тип линии, который я использовал изначально MC2LIN, дисперсию не учитывает. Переход к MCFIL приблизил расчетную характеристику к реальной примерно на 100МГц.

Почему же имеется такое отличие между расчетными и экспериментальными характеристиками? Да потому, что в схемотехнической модели фильтра были учтены связи только между соседними резонаторами! Учет связи с остальными резонаторами привел бы к увеличению их краевой емкости и сдвинул бы результирующую характеристику фильтра вниз по частоте.

Вполне с Вами согласен. Поэтому проводил моделирование методом моментов в ADS и MWO, а также в EMSight. Результаты которых приводил ранее.

Отпискам разработчиков 2.5D EM симуляторов, что во всем виноваты производители материалов, я не верю по трем причинам. Во-первых, ошибка в расчетах является весьма коррелированной, так как ДП всегда надо увеличивать на указанные 5-10%ю Такую ошибку производители материалов обязательно бы заметили и поправили свои спеки. Во-вторых, зарубежные материалы типа роджерса являются весьма стабильными по своим характеристикам, а каждый их лист сопровождается индивидуальным паспортом с измеренными значениями ДП и толщины.

Насколько я пытался разобраться, производители в"спеках" указывают параметр ДП, измеренный по их стандарту, неизвестно насколько он соответствует значению ДП, необходимого для расчета МПЛ структур. Поскольку изготовление таких вещей обычно происходит в Китае, о значениях, указанных в паспорте на материал, можно только догадываться. К сожалению мест (в СПб), где могут работать на довальческом материале типа RO3010, я не знаю.
На отклонение параметров ДП натолкнула эта статья, которая уже размещалась в этом посте:http://www.sonnetsoftware.com/news/ca-nl-h...Anisotropy.html
Там приведено как раз значение ДП для RO3010, для вертик. составляющей оно составляет 11.

А в-третьих, если воспользоваться честным 3D EM, симулятором, например, основанным на векторном методе конечных элементов, то можно убедиться, что расчетные характеристики фильтров и направленных ответвителей с достаточной точностью соответствуют экспериментальным, и при этом никакой подгонки по ДП относительно паспортных значений материала не требуется.
Результаты расчета характеристик фильтра векторным методом конечных элементов прилагаются. Как видно, небольшое отклонение расчетных характеристик от измеренных вполне входит в допуск на материал RO3010 ДП = 10.2±0.30. Было бы известно паспортное значение ДП, можно было бы посчитать точнее.

А чем вы считали? Не подскажите?

[optimizer]

Насколько я пытался разобраться, производители в"спеках" указывают параметр ДП, измеренный по их стандарту, неизвестно насколько он соответствует значению ДП, необходимого для расчета МПЛ структур. Поскольку изготовление таких вещей обычно происходит в Китае, о значениях, указанных в паспорте на материал, можно только догадываться. К сожалению мест (в СПб), где могут работать на довальческом материале типа RO3010, я не знаю.
На отклонение параметров ДП натолкнула эта статья, которая уже размещалась в этом посте:http://www.sonnetsoftware.com/news/ca-nl-h...Anisotropy.html
Там приведено как раз значение ДП для RO3010, для вертик. составляющей оно составляет 11.


А чем вы считали? Не подскажите?

Производители измеряют ДП подложки скорее всего методом плоского конденсатора, то есть меряют ДП в направлении перпендикулярном подложке, то есть вертикальном. Если бы измеренная ДП была бы равна 11, они бы наверняка заметили.
От стандарта измерения зависит только погрешность измерения ДП. В нашем конкретном случае ДП является свойством материала подложки и не зависит от частоты измерения и топологии МПЛ.
Коммерческие FEM программы типа HFSS обычно рассчитывают полосу пропускания МПЛ фильтра шире, чем она есть на самом деле. Чтобы подогнать расчетную характеристику под экспериментальную в них надо использовать анизотропную подложку с ДП увеличенной в вертикальном направлении и уменьшенной в горизонтальном. Однако, это не означает, что роджерс действительно обладает анизотропными свойствам. Другое дело отечественный поликор, в нем анизотропные свойства несомненно имеются, тому способствует технология его изготовления прессованием.

Считал программой собственной разработки, на Sonnet или HFSS килобаксов не хватает.

[proxi]

Считал программой собственной разработки, на Sonnet или HFSS килобаксов не хватает.

как сходимость??..

[l1l1l1]

Производители измеряют ДП подложки скорее всего методом плоского конденсатора, то есть меряют ДП в направлении перпендикулярном подложке, то есть вертикальном. Если бы измеренная ДП была бы равна 11, они бы наверняка заметили.

то, что "скорее всего", не всегда соответствует действительности. вы бы лучше спросили у производителей, как они меряют.

От стандарта измерения зависит только погрешность измерения ДП. В нашем конкретном случае ДП является свойством материала подложки и не зависит от частоты измерения и топологии МПЛ.

что ни фраза, то загадка.
почему методы плоского конденсатора и кольцевого резонатора в ряде случаев дают различные результаты, которые по-вашему не должны зависеть от стандарта измерения?
почему свойства материала не могут зависеть от частоты?

Коммерческие FEM программы типа HFSS обычно рассчитывают полосу пропускания МПЛ фильтра шире, чем она есть на самом деле.

не замечал такой закономерности.

Чтобы подогнать расчетную характеристику под экспериментальную в них надо использовать анизотропную подложку с ДП увеличенной в вертикальном направлении и уменьшенной в горизонтальном. Однако, это не означает, что роджерс действительно обладает анизотропными свойствам.

почему? вы же вроде доверяете 3D-симуляторам, в отличие от 2.5-мерных?

Другое дело отечественный поликор, в нем анизотропные свойства несомненно имеются, тому способствует технология его изготовления прессованием.

почему то, что работает в HFSS для поликора, объясняется анизотропией, а то же явление с роджерсом анизотропией не объясняется, и вообще вами не объясняется никак?
вообще большинство популярных материалов подложек имеют слоистую структуру, армируются всяким-разным, изготовляются прессованием, и просто обязаны иметь анизотропию.
забавным было разъяснение производителя, что ДП роджерса 4003 таки 3.38 (какая точность!), но для расчетов рекомендуется использовать 3.55 .

[proxi]

забавным было разъяснение производителя, что ДП роджерса 4003 таки 3.38 (какая точность!), но для расчетов рекомендуется использовать 3.55 .

да вроде пользовал 3.38 не жаловался (18 Гиг), поподание было хорошее, другое дело, когда вместо 8 мил роджер 4003, подсунули 10 мил роджер 4350, тогда был кайф, по внешнему виду не отличишь, с обьяснением что де это же одно и то же, ведь эпсилум различается только на 0.01....

[optimizer]

как сходимость??..

Сходимость 100%. Для данного фильтра расчет 1 точки на одном ядре (ограничение метода) от 1.5 мин вне полосы пропускания до 7 мин в полосе. 284000 неизвестных, 252 МГб памяти.

то, что "скорее всего", не всегда соответствует действительности. вы бы лучше спросили у производителей, как они меряют.
что ни фраза, то загадка.
почему методы плоского конденсатора и кольцевого резонатора в ряде случаев дают различные результаты, которые по-вашему не должны зависеть от стандарта измерения?
почему свойства материала не могут зависеть от частоты?
не замечал такой закономерности.
почему? вы же вроде доверяете 3D-симуляторам, в отличие от 2.5-мерных? почему то, что работает в HFSS для поликора, объясняется анизотропией, а то же явление с роджерсом анизотропией не объясняется, и вообще вами не объясняется никак?
вообще большинство популярных материалов подложек имеют слоистую структуру, армируются всяким-разным, изготовляются прессованием, и просто обязаны иметь анизотропию.
забавным было разъяснение производителя, что ДП роджерса 4003 таки 3.38 (какая точность!), но для расчетов рекомендуется использовать 3.55 .

1. Если честно, то мне глубоко фиолетово, как они ДП меряют. То, что пишут в паспорте на роджерс, меня вполне устраивает. Поликор в производстве, похоже, вообще не меряют, у него разброс параметров очень большой и анизотропия есть. На нем ни один узкополосный фильтр невозможно изготовить без подстройки. Для роджерса не видел никакой необходимости вводить анизотропную ДП, но с ним я работал меньше, чем с поликором. Свойства материала, конечно же, могут зависеть от частоты, но я лично считаю, что величина ДП (тензора ДП) в поликоре и роджерсе от частоты не зависят и никаких неудобств от этого при проектировании фильтров не испытываю.
2. Если вы не замечали такой закономерности, то, видимо, и не проектировали узкополосные МПЛ фильтры с использованием HFSS.
3. Я доверяю собственной программе, которая является 3D EM симулятором, основанным на векторном методе конечных элементов порядка 1.5. Судя по официальному описанию, HFSS основан на том же методе, но расчет в его среде микрополосковых фильтров приводит к качественно отличным результатам, по сравнению с моей программой, и расчеты HFSS всегда, почему-то, хуже совпадают с экспериментальными данными. В поликоре я наблюдаю анизотропные свойства, а в роджерсе нет. То есть, в роджерсе при расчетах в моей программе нет необходимости вводить анизотропные свойства ДП подложки для того, чтобы обеспечить лучшее совпадение расчета с экспериментом.
4. Недавно разарботал фильтр на роджерсе RO4003С c ДП 3.38 и толщиной 0.508 мм. Никаких проблем. Могу себе представить, куда бы уехала его полоса, если бы использовал в расчетах ДП 3.55 …
P.S. Видимо, их рекомендации на пользователей AWR рассчитаны...

[proxi]

Сходимость 100%. Для данного фильтра расчет 1 точки на одном ядре (ограничение метода) от 1.5 мин вне полосы пропускания до 7 мин в полосе. 284000 неизвестных, 252 МГб памяти.

WooW.... можно ли ознакомится с вашим шедевром...