Помощь - Поиск - Пользователи - Календарь
Полная версия этой страницы: Электическая длина отрезка МПЛ в CST
Форум разработчиков электроники ELECTRONIX.ru > Аналоговая и цифровая техника, прикладная электроника > Rf & Microwave Design
Страницы: 1, 2, 3
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?
saab
Цитата(Redcrusader @ Apr 17 2015, 10:39) *
У меня в голове или в CST?

CST продвинутый калькулятор а на калькулятор пинать сами понимаете laughing.gif
все одно, что на зеркало
а так сбросьте проект, там посмотрим. Эпсилон озвученный правильный, но 3.8.
Для полярного стекловолоконного материала это чего то не того. Это может на 15Гигах столько.
Redcrusader
Цитата(saab @ Apr 17 2015, 22:59) *
CST продвинутый калькулятор а на калькулятор пинать сами понимаете laughing.gif


Так я не пытаюсь пинять на CST. Хочу ему верить.
Поэтому хочу разобраться.
Прицепил проект.
Кратко: микрополосковая линия L/2 с ХХ на конце.
По теории, Zвх = бесконечности на частоте от L.
FR-4, h = 1,5 мм.Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Беру 34 мм, частота L = 2450 МГц при Er=4,3
CST дает 2350 МГЦ при Er=4,3
CST дает 2434 МГц при Er=3,8 (близко к 2450)
CST дает 2462 МГц при Er=3,7 (близко к 2450)
dabbler
Цитата(Redcrusader @ Apr 17 2015, 03:39) *
Где "глюк"?
У меня в голове или в CST?

Наверное все-таки в головеsm.gif Вы пытаетесь проверить теорию ДЛИННЫХ линий, выбрав полуоткрытую линию да еще и на подложке с потерями с очень условным портом. Попробуйте поиграться с воздушным коаксиалом с волноводным портом, может лучше получится?;о)
Redcrusader
Цитата(dabbler @ Apr 18 2015, 14:40) *
Наверное все-таки в головеsm.gif

Сейчас я не "работаю" с воздушными коаксиалами.
Мне надо анализировать микрополосковую структуру на FR-4.
И нужны адекватные результаты, соответствующие теории длинных линий.

Пробовал играться с волноводным портом для микрополосковых линий.
У меня что-то плохо получалось. Т.к. выходные значения зависели от размера волноводного порта.
Т.е. значения плавали возле теоретических значений (проверял нагрузку 50 Ом на конце 50-омной линии).
dabbler
Цитата(Redcrusader @ Apr 18 2015, 11:05) *
Сейчас я не "работаю" с воздушными коаксиалами.

Да не надо "работать" с воздушными коаксиалами - это вам просто как модель, для понимания процесса.Сложно пользоваться "калькулятором", не понимая, как он работает. Впрочем, если долго крутить кубик Рубика, он может и собраться. Да, попробуйте в вашей модели включить Far Field монитор. Чтобы сразу не пугаться, выберите Realized Gain и посмотрите, что получится. Успехов!
И еще, я так понял, что вы считаете, что дискретный порт в случае микрополоска ситуацию моделирует лучше волноводного, с которым у вас "что-то плохо получалось"?
Redcrusader
Цитата(dabbler @ Apr 18 2015, 15:12) *
Да не надо "работать" с воздушными коаксиалами - это вам просто как модель, для понимания процесса.

Вот и хочется разобраться с процессом в CST на очень простых моделях.
Т.к. вижу, что MWO считает адекватно:
MWO дает частоту резонанса =2422 МГц
TXLINE из MWO - 2448 МГц
Расхождение =1,1% - допустимо.
По теории (справочник Вольмана) =2438 МГц.

В общем, вроде, с процессом в CST я разобрался. Осталось подчистить свои "ошибки" и недочеты.

Не видел смысла включать Far Field монитор.
Если вы про излучение линии, то я пробовал отрезки L/4 c КЗ на конце. Результаты примерно те же.

saab
Цитата(dabbler @ Apr 18 2015, 17:12) *
если долго крутить кубик Рубика, он может и собраться.

мдяя Рубик он такой, он вездесущ wacko.gif
походу посмотрим проектик
Цитата
Ну нужно волноводные
порты подперететь.

все как в жизни, отсюда и высшие моды берутся но они мало кого радуют laughing.gif
saab
ЗоО зОо her we are...
Вполне адекватный и цивильный результат-
КНД под 6dB а кпд не для антенны...
и эпсилон 4.45 как и должно быть для 2-3GHz
и резонансы последовательный и парралельный, все
в ажуре. Причем не вполне кратные, что обьясняется
зависимостью от частоты перформанса
Enjoy
Redcrusader
Цитата(saab @ Apr 23 2015, 02:11) *
...Вполне адекватный и цивильный результат

Результат в общем адекватный. Все по теории.
А теперь, если посчитать точнее! Посчитайте на какой частоте должен быть резонанс.
При эпсилон =4,45, на подложке h=... w=... и линия с длиной L=.... К сожалению, у вас не видно всех параметров структуры.
И сравните этот резонанс с показанный по результатам вычисления CST.

Если структура была как у меня:
Линия L=34 мм (h=1,5 w=2,5), при эпсилон =4,45 дает резонанс на 2410 МГц.
У вас резонанс на 2277 МГц, что соответствует эпсилон =5,05.
Такой дисперсии эпсилон не бывает. И дисперсию эпсилон можно посмотреть в 1D Results.
Думаю, что значение эпсилон на частоте резонанса гораздо меньше.

Т.е., чтобы получить в CST резонанс на 2410 МГц, надо взять значение эпсилон меньше!
В частности, надо взять эпсилон FR-4 равный около 3,8.

Вот в чем "загвоздка"!!!
saab
Цитата(Redcrusader @ Apr 23 2015, 10:01) *
Вот в чем "загвоздка"!!!


Хорошо, посмотрим. Ваших то выкладок не знаю а к CST у меня претензий нет. Неоднократные наезды на CST ни к чему не привели.
Redcrusader
Цитата(saab @ Apr 23 2015, 11:14) *
Хорошо, посмотрим. Ваших то выкладок не знаю а к CST у меня претензий нет...

Я тоже не хочу иметь претензии к CST.
CST - инструмент хороший. Мне нравится.
Готов работать с CST даже с поправочными коэффициентами.
Т.е. ставить при расчетах структур эпсилон для FR-4 не 4.3, а 3.8.
rolleyes.gif

l1l1l1
Цитата(Redcrusader @ Apr 25 2015, 14:32) *
Я тоже не хочу иметь претензии к CST.
CST - инструмент хороший. Мне нравится.
Готов работать с CST даже с поправочными коэффициентами.
Т.е. ставить при расчетах структур эпсилон для FR-4 не 4.3, а 3.8.
rolleyes.gif

это неправильный путь. это совершенно неправильный путь.
поинтересуйтесь, как другие люди определяют эпсилон подложки.
подсказка: кольцевой резонатор.
этот кольцевой резонатор связывают с входным и выходным портами с помощью коротких зондов,
которые похожи на вашу цепь, только короче.
зонды должны быть слабо связаны с резонатором (большой зазор).
подумайте, почему люди так делают.
та структура, что у вас, - это вообще не резонатор, или резонатор с практически полной связью,
когда на его размытый резонанс сильно влияют параметры входной цепи.
то, что вы выбрали сосредоточенный порт, вам не поможет.
эта идеализированная модель порта точна только при малых размерах,и параметры её вообще-то неизвестны.
надо стремиться в модели повторять то, что есть в реале,
и использовать сосредоточенный порт следует только тогда, когда другого выхода нет.
Redcrusader
Цитата(l1l1l1 @ Apr 25 2015, 22:03) *
это неправильный путь. это совершенно неправильный путь...

Я не измеряю эпсилон подложки!
Я проверяю как CST просчитывает мою микрополосковую структуру.
Я всю жизнь считал микрополосковые структуры (отрезки линии L/4 и т.д.) по Вольману и MWO.
Там результаты совпадают (согласно фабричным эпсилон).
CST дает мне результат с ошибкой 3...5% (смотрю по частоте резонанса).
При таких результатах в CST я не могу ему доверять при расчетах импеданса (входного сопротивления) любой другой микрополосковой структуры.
crying.gif
P.S. Сильная связь с резонатором не влияет на частоту резонанса. Она будет влиять только на добротность резонатора ("...размытый резонанс..."). Меня не интересует добротность.
И, если "...идеализированная модель порта точна только при малых размерах,и параметры её вообще-то неизвестны.", то как можно верить расчетам CST?! В этом случае, CST переходит из разряда "измерителей" в разряд "индикаторов"!
l1l1l1
Цитата(Redcrusader @ Apr 26 2015, 04:00) *
...
Я всю жизнь считал микрополосковые структуры (отрезки линии L/4 и т.д.) по Вольману и MWO.
Там результаты совпадают (согласно фабричным эпсилон).

доверяете MWO? - вот вам результаты MWO:
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
структура полностью совпадает с вашей, посчитано в схематике, всё очень идеально, как вы любите.
синяя кривая соответствует эпсилон 4.3, фиолетовая, как видите, 3,92.
Цитата(Redcrusader @ Apr 26 2015, 04:00) *
...как можно верить расчетам CST?! В этом случае, CST переходит из разряда "измерителей" в разряд "индикаторов"!
что, MWO тоже переходит в разряд "индикаторов"? так вы нас совсем без средств оставите.
может, что-то в консерватории подправить? (с)
боюсь, что если не последуете добрым советам, вы перейдете из разряда "новичков" в разряд "троллей".
Aner
CST не "измеритель" и никак не "индикатор", эмулятор, симулятор только. Много чего и MWO, CST показывают, считают по разному. Не полностью и не вся физика учтена корректно. Примеров на этом форуме достаточно. Многие студенты не разобравшись подгоняют результат.

Redcrusader вы поясните вашу конечную цель, а то получается, что от эмулятора вы ожидаете результат с ошибкой или погрешностью 3...5% как от анализатора или векторника.

Из моей практики, хорошо если спец FR-4 трудится с неизменным эпсилон до 800...1000 Мгц, затем проблема. Вы даташит на ваш FR-4 выложите тут, указав производителя и график эпсилон от частоты. Если вы видите на графике уменьшающийся эпсилон с ростом частоты, то прикиньте (выше 1000Мгц мало кто дает график) для вашей частоты, возможно 3.8 это и будет.
Redcrusader
Цитата(l1l1l1 @ Apr 26 2015, 16:02) *
доверяете MWO? - вот вам результаты MWO:
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
...может, что-то в консерватории подправить? (с)

Не надо трогать консерваторию (В.И. Вольмана)!!!
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%.

Я верю Вольману. Это классика.
TXLINE из MWO считает по классике.
Моделированию в MWO. Есть ошибка моделирования (допустимая). Описание модели и алгоритмы расчетов.
По моделированию в CST. Аналогично MWO, в CST есть неточности модели и алгоритмов расчетов.
Но, в CST у меня получается очень большая ошибка.

Я хочу разобраться где у меня может быть ошибка в CST. В установках или где-то еще.
Если Вам нетрудно, то создайте в CST такую же модель. Просчитайте ее и выложите проект, чтобы я сравнил его со своим и поискал свои ошибки.
Redcrusader
Цитата(Aner @ Apr 26 2015, 18:19) *
...Много чего и MWO, CST показывают, считают по разному

Aner, мне как-то не удавалось найти график зависимости эпсилон FR-4 от частоты.
Я согласен с вами, что даже устройство рассчитанное по классике на высоких частотах (800...1000 b ,более МГц), в реальности будет отличатся от рассчитанного.
И это будет из-за реального разброса эпсилон FR-4, но не из-за уменьшения эпсилон с ростом частоты.
С ростом частоты изменяется эпсилон эффективное для микрополосковой линии, но это тоже просчитывается по классике.
Разброс эпсилон FR-4 производители дают очень большой (3,8...4,4 и более).
Согласен, что к MWO и CST надо относится как симулятору или эмулятору.

Моя конечная цель - найти коэффициенты поправки, если они существуют. В данный момент коэффициент к эпсилон FR-4.
Или найти мои ошибки в установках для моделирования в CST.
Мне несколько странно, что я не смог найти на форуме подобной темы. Неужели никто с таким не столкнулся?
Если это так, то я допускаю свою ошибку при работе с CST.

Я беру простейшую классическую структуру (отрезок линии).
Ставлю стандартный эпсилон =4,3.
Хочу получить результат близкий к классике. К реальной конструкции пока этот расчет не имеет отношение.
Я понимаю, что расчеты в CST можно проверить экспериментально, но это очень трудоемкая задача.
И пока я еще не "добрался" до экспериментов. Причем, будет сложно сделать сравнение для FR-4 на частоте 2000 МГц расчета и эксперимента.
Просто из-за разброса эпсилон FR-4, не только от производителя, но из-за разброса в разных партиях одного производителя.
М.б. кто-то уже делал сравнения.
Хотелось бы увидеть разброс для микрополосков на FR-4 расчета и эксперимента.

Да, я делал такой же расчет для Roger (10,2). В CST получил такое же несовпадение расчета с классикой.
А Roger на частоте 2000 МГц должен работать нормально.




tsww
Цитата(Redcrusader @ Apr 26 2015, 17:12) *
Aner, мне как-то не удавалось найти график зависимости эпсилон FR-4 от частоты.
Я согласен с вами, что даже устройство рассчитанное по классике на высоких частотах (800...1000 b ,более МГц), в реальности будет отличатся от рассчитанного.
И это будет из-за реального разброса эпсилон FR-4, но не из-за уменьшения эпсилон с ростом частоты.
С ростом частоты изменяется эпсилон эффективное для микрополосковой линии, но это тоже просчитывается по классике.
Разброс эпсилон FR-4 производители дают очень большой (3,8...4,4 и более).
Согласен, что к MWO и CST надо относится как симулятору или эмулятору.

Моя конечная цель - найти коэффициенты поправки, если они существуют. В данный момент коэффициент к эпсилон FR-4.
Или найти мои ошибки в установках для моделирования в CST.
Мне несколько странно, что я не смог найти на форуме подобной темы. Неужели никто с таким не столкнулся?
Если это так, то я допускаю свою ошибку при работе с CST.

Я беру простейшую классическую структуру (отрезок линии).
Ставлю стандартный эпсилон =4,3.
Хочу получить результат близкий к классике. К реальной конструкции пока этот расчет не имеет отношение.
Я понимаю, что расчеты в CST можно проверить экспериментально, но это очень трудоемкая задача.
И пока я еще не "добрался" до экспериментов. Причем, будет сложно сделать сравнение для FR-4 на частоте 2000 МГц расчета и эксперимента.
Просто из-за разброса эпсилон FR-4, не только от производителя, но из-за разброса в разных партиях одного производителя.
М.б. кто-то уже делал сравнения.
Хотелось бы увидеть разброс для микрополосков на FR-4 расчета и эксперимента.

Да, я делал такой же расчет для Roger (10,2). В CST получил такое же несовпадение расчета с классикой.
А Roger на частоте 2000 МГц должен работать нормально.

Ваш эксперимент не вполне корректен, о чем уже выше писали. Разомкнув линию на конце, вы получили передающую антенну и часть энергии излучили в пространство, что и повлияло на результат. Примите меры по предотвращению излучения - согласованная нагрузка, коаксиальный кабель или хотя бы стриплиния и т. д.
Redcrusader
Цитата(tsww @ Apr 28 2015, 11:41) *
Ваш эксперимент не вполне корректен....

Поверьте, что получилась очень плохая антенна. Любой микрополосок излучает, но гораздо хуже антенны.
Такие структуры часто применяются в микрополосковой СВЧ технике. Их рассчитывают по классике и работают они по классике.
Можете посмотреть в CST сколько энергии излучается такой структурой. Подводимая мощность =0,5 Вт. Излучаемая примерно =0,013 Вт.
Такой уровень излучения не должен влиять на результат.
Кроме того, излучение мощности не влияет на частоту резонанса. Излучение будет влиять на добротность из-за потерь на излучение.

Отрезок линии (L/4) замкнутый на конце я просчитывал в CST тоже. Там примерно такое же отклонение от классики.
Просто, нельзя сделать идеальное КЗ на микрополоске (зависит от толщины платы). ХХ на микрополоске будет более идеальным, если открытый конец не подводить близко к краю платы.
tsww
Цитата(Redcrusader @ Apr 28 2015, 16:23) *
Поверьте, что получилась очень плохая антенна. Любой микрополосок излучает, но гораздо хуже антенны.
Такие структуры часто применяются в микрополосковой СВЧ технике. Их рассчитывают по классике и работают они по классике.
Можете посмотреть в CST сколько энергии излучается такой структурой. Подводимая мощность =0,5 Вт. Излучаемая примерно =0,013 Вт.
Такой уровень излучения не должен влиять на результат.
Кроме того, излучение мощности не влияет на частоту резонанса. Излучение будет влиять на добротность из-за потерь на излучение.

Отрезок линии (L/4) замкнутый на конце я просчитывал в CST тоже. Там примерно такое же отклонение от классики.
Просто, нельзя сделать идеальное КЗ на микрополоске (зависит от толщины платы). ХХ на микрополоске будет более идеальным, если открытый конец не подводить близко к краю платы.

Уровень излучения вполне приличный и сравним с вашей погрешностью. В любом "Айзенберге" приведены зависимости входного импеданса полуволнового диполя в зависимости от его толщины и описывается механизм поведения резонанса - емкостной эффект, т.е. емкость торца диполя.
Отсюда и так называемый "коэффициент укорочения" диполя. Не было бы излучения, не было бы укорочения. Сделав хх вы получили торец ....
Ваша короткозамкнутая линия также излучает. Излучения не будет только при полном согласовании, когда напряженности полей по длине равномерны .
Не понятна и цель эксперимента - получить идентичность результатов полученных средствами электродинамики и с помощью телеграфных уравнений? Ну тогда сделайте одинаковые условия, исключите излучение. Тогда можно говорить и о эпсилон.....
Redcrusader
Цитата(tsww @ Apr 29 2015, 11:51) *
...механизм поведения резонанса - емкостной эффект, т.е. емкость торца диполя.
Отсюда и так называемый "коэффициент укорочения" диполя.

У Айзенберга (и по классике) диполь укорачивается из-за своей толщины, а не из-за излучения.
У "идеально" тонкого диполя никакого укорочения нет, а излучение есть.
Чем толще диполь, тем больше емкость между его двумя половинами (увеличивается площадь) - отсюда и укорочение диполя.

Моя цель эксперимента - получить достаточное совпадение результатов расчета по классике и расчета по CST (+/-1%).
Т.к. все равно будет ошибка между расчетом и параметрами реального устройства.
Но эта ошибка будет состоять, как минимум, из двух частей:
1. Ошибка расчета.
2. Разброс параметров материала. Сильная зависимость от значения эпсилон.
Второе слагаемое ошибки можно учесть экспериментально. Будет зависеть от материала и конфигурации структуры.
А первое слагаемое ошибки зависит от точности алгоритмов решающего устройства (CST) и правильности постановки задачи для этого решающего устройства.

Вот, я и хочу выяснить два момента.
1. Точность алгоритмов решающего устройства относительно эпсилон, т.к. значение эпсилон сильно влияет на параметры устройства.
2. Выяснить, есть ли мои ошибки при постановке задачи для решающего устройства.



tduty5
Цитата(Redcrusader @ Apr 29 2015, 12:55) *
Вот, я и хочу выяснить два момента.
1. Точность алгоритмов решающего устройства относительно эпсилон, т.к. значение эпсилон сильно влияет на параметры устройства...
Для резонансных структур на полосках (узкополосные фильтры на отрезках линий) при eps материала 5-10 ставлю в расчеты eps1 на 15-18% меньше, чем eps. Тогда изготовленное сходится с насчитанным. Или такие высокодобротные структуры принципиально нельзя ститать Т-солвером (читай, разновидность FDTD), или это фича той версии, что гуляет по торрентам...
Redcrusader
Цитата(tduty5 @ Apr 29 2015, 13:16) *
Для резонансных структур на полосках (узкополосные фильтры на отрезках линий) при eps материала 5-10 ставлю в расчеты eps1 на 15-18% меньше, чем eps...

Спасибо tduty5!
У меня получается примерно такое же расхождение по эпсилон между расчетами по классике и CST (около 16%).
Причем ошибка исходного эпсилон не зависит от частоты. Считал на 500 МГц и на 2500 МГц для одного и того же материала.
От солвера тоже не зависит. Считал на TD и на FD.
Я рад, что появилось хоть одно подтверждение моим "сомнениям"! Я думал, что где-то что-то в установках расчета я мог напутать.
Думаю, что можно спокойно занижать эпсилон на 15% и считать структуры в CST.

М.б. кто-то еще подтвердит это утверждение и опровергнет его?

Aner
Писал вам, что эпсилон частото зависимый для FR4 для ваших частот. Не бывает одного и того же эпсилон для FR4 на 500 и на 2500 Мгц.
Его значение заносят исходя их реальных данных. У большинства FR4 значение эпсилон понижается с ростом частоты.
Думаю калькулятор в CST не причем, такой большой ошибки как у вас он не даст.
Redcrusader
Цитата(Aner @ Apr 29 2015, 13:56) *
Писал вам, что эпсилон частото зависимый для FR4 для ваших частот....

По моим данным, эпсилон от частоты не зависит. Или зависит, но очень мало.
В теории, это называют дисперсией диэлектрической проницаемости от частоты (начиная с Лоренца и т.д.).
Но, эта зависимость настолько мала, что сейчас в науке (или в околонауке) поднимается тема об отсутствии дисперсии диэлектрической проницаемости от частоты.

Я просчитал в CST микрополосок на FR-4 для 500 МГц и 2500 МГц. Ошибка относительно классики одна и та же!
Поэтому, я считаю, что дисперсия диэлектрической проницаемости от частоты для FR-4 здесь не причем.
tduty5
Цитата(Redcrusader @ Apr 29 2015, 14:15) *
По моим данным, эпсилон от частоты не зависит. Или зависит, но очень мало.В теории, это называют дисперсией диэлектрической проницаемости от частоты (начиная с Лоренца и т.д.).Но, эта зависимость настолько мала, что сейчас в науке (или в околонауке) поднимается тема об отсутствии дисперсии диэлектрической проницаемости от частоты
Так можно и основы пошатнуть sm.gif Есть-есть зависимость, комплексная к тому же. И анизотропия у FR4 присутствует.
Redcrusader
Цитата(tduty5 @ Apr 29 2015, 14:37) *
Есть-есть зависимость, комплексная к тому же...

Я не отрицаю, что есть зависимость, но очень маленькая.
В частности, CST для FR-4 показывает.
300 МГц - 4,41
600 МГц - 4,409
900 МГц - 4,4084
Т.е. на уровне сотых долей %, при изменении частоты в 3-и раза.
Поэтому при существующей точности расчетов эту ошибку можно не учитывать.
Aner
Еще раз совет, поройте инет, кучи производителей дают даташиты с графиками зависимости эпсилона. То что вы приводите, редкий случай для студентов, далек от практики. И потом для этого FR4 никто не дает данных выше 1000 Мгц. У вас 2400 Мгц и что вы хотите получить? Пользуйте тогда соответствующий роджер, вопрос ошибки или требуемой вам точности снимится сам собой.



saab
Цитата(Redcrusader @ Apr 29 2015, 17:15) *
По моим данным, эпсилон от частоты не зависит.


Опаньки laughing.gif химия, химия вся эпсилонка какато неправильная.
Не ожидал от вас. FR4 ,более сотни разновидностей. К Панасонику в наших краях
пристрелялся и вч резонаторами и кругами и всем чем.
Такс продолжимс. Про коре, препрег слышали? Многослойные платки ( такими только работаем ). Толщиною 0.1 мм и в таком духе, так вот от толщины сильно зависит эпсилон и это понятно, меньше заполнение, полярным, анизотропным, волокнистым, пропитанным смолой, силно полярным, материалом. Так что эпсилон типично начинает падать с 1MHz и до 10GHz и выше. ИМХО выше теряется смысл в большинстве применений. Тангенс делта растет и достигает величин более 0.03 и тп. В данном диапазоне частот изменение примерно от ~4.9 до 3.9 это для толщин
~ 0.5mm. Для толщин 0.1-0.2 можно только догадываться, в отличии от Roger, Arlon и прочих супостратов.
Там все четко- 3.38, рекомендуемое 3.48, плюс каждая партия отмаркирована. А не 10/2=8.
Redcrusader
Цитата(saab @ Apr 29 2015, 23:57) *
Опаньки laughing.gif химия, химия вся эпсилонка какато неправильная.
Не ожидал от вас. FR4 ,более сотни разновидностей...

Извините, но вопрос не в разбросе реального эпсилон FR-4 и других диэлектриков!!!
Вопрос в том, что CST считает с ошибкой по значению эпсилон.
Я измерений рассчитанного по CST устройства не делаю.

Я беру материал (FR-4, Roger и т.д.) из библиотеки CST. Считаю структуру в CST.
Потом беру значение эпсилон из библиотечного значения в CST. Считаю структуру с этим значением эпсилон вручную по классике.
Получаю ошибку в CST на 4...5%.
Если в CST установить эпсилон для структуры на 15% меньше, то результат расчета хорошо совпадает с классикой.
Все это повторяется для любых материалов и для частот в диапазоне 500...2500 МГц.

Пока только один Aner написал, что у него получается то же самое. Поэтому он при расчетах в CST уменьшает табличный эпсилон на 15...18% и получает близкий к реальности результат. А для реальных диэлектриков я думаю, что у Aner есть уже дополнительные экспериментальные коэффициенты на эпсилон, которые он тоже вставляет в расчеты.

Хотелось бы услышать подтверждение этого еще от 1...2 человек, чтобы убедиться, что я все правильно делаю в установках для анализа структуры в CST.
М.б. у Aner поправочный коэффициент к эпсилон (-15...-18%) относится к реальному эпсилон материала, а не к расчету в CST.
tsww
Цитата(Redcrusader @ Apr 29 2015, 09:55) *
У Айзенберга (и по классике) диполь укорачивается из-за своей толщины, а не из-за излучения.
У "идеально" тонкого диполя никакого укорочения нет, а излучение есть.
Чем толще диполь, тем больше емкость между его двумя половинами (увеличивается площадь) - отсюда и укорочение диполя.

Моя цель эксперимента - получить достаточное совпадение результатов расчета по классике и расчета по CST (+/-1%).
Т.к. все равно будет ошибка между расчетом и параметрами реального устройства.
Но эта ошибка будет состоять, как минимум, из двух частей:
1. Ошибка расчета.
2. Разброс параметров материала. Сильная зависимость от значения эпсилон.
Второе слагаемое ошибки можно учесть экспериментально. Будет зависеть от материала и конфигурации структуры.
А первое слагаемое ошибки зависит от точности алгоритмов решающего устройства (CST) и правильности постановки задачи для этого решающего устройства.

Вот, я и хочу выяснить два момента.
1. Точность алгоритмов решающего устройства относительно эпсилон, т.к. значение эпсилон сильно влияет на параметры устройства.
2. Выяснить, есть ли мои ошибки при постановке задачи для решающего устройства.

В вашем проекте с открытыми граничными условиями, с "ящиком" 10*10*20 мм, эпсилон 4.3, толщиной полоска 0.035 мм, резонанс получился на частоте 2302 МГц. Не изменяя длины линии "утолщил" последние 0,5 мм на ее конце до 3 мм. Резонанс ушел вниз на 2259 МГц. Не изменяя длины линии "утоньшил" последние два мм на ее конце до 0.01 мм. Резонанс ушел в верх на 2310 МГц. Похоже все таки излучение и связанный с этим излучением емкостной эффект и соответсвующий коэффициент укорочения присутствуют.
Redcrusader
Цитата(tsww @ Apr 30 2015, 13:28) *
В вашем проекте с открытыми граничными условиями, с "ящиком" 10*10*20 мм, эпсилон 4.3, толщиной полоска 0.035 мм, резонанс получился на частоте 2302 МГц. Не изменяя длины линии "утолщил" последние 0,5 мм на ее конце до 3 мм. Резонанс ушел вниз на 2259 МГц. Не изменяя длины линии "утоньшил" последние два мм на ее конце до 0.01 мм. Резонанс ушел в верх на 2310 МГц. Похоже все таки излучение и связанный с этим излучением емкостной эффект и соответсвующий коэффициент укорочения присутствуют.

"Утолщение" линии на конце на 3 мм равнозначно удлинению линии на 3 мм (общая длина 34 мм => 10%), поэтому вы и получили уменьшение частоты резонанса с 2302 до 2259.
Только удлинение линии получается непропорционально, т.к. дополнительные 3 мм находятся не на подложке, а как-то в воздухе.
Уход резонанса 1,9%.
"Утоншение" последних двух мм до 0,01 мм немного меняет геометрические параметры линии, и отсюда меняет значение эпсилон эффективное для этой линии. Получается небольшое изменение коэффициента укорочения линии. Резонансы 2302 и 2310 различаются на 0,34%.

Емкостный эффект там не причем! Не связывайте так сильно излучение с емкостным эффектом.
Емкостный эффект (укорочение линии относительно длины волны) будет сильно проявляться при очень толстых или широких диполях.
Для микрополосковых структур это все хорошо просчитывает по классике через эпсилон эффективное.


freeport
Redcrusader
Не вижу никаких проблем с точностью расчета CST. Получил резонанс на частоте 2426МГц. Вот проект и результат на круговой диаграмме.
Redcrusader
Цитата(freeport @ Apr 30 2015, 16:34) *
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
Как мала точность, если на диаграмме маркер с частотой стоит?
Вот полный проект
http://rghost.ru/6NKZBbV4W
Как сохранить в версии 2014 я не знаю. CST2015 легко найти на торрентах.
Вот на рисунках мнимая часть коэффицента отражения и Z11.
Не следует использовать lumped port, в этом вся проблема.
saab
Цитата(Redcrusader @ Apr 30 2015, 11:38) *
Вопрос в том, что CST считает с ошибкой по значению эпсилон.

Предположение не верное, считает и еще как. Собственно откуда дровишки.
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.
l1l1l1
Цитата(tduty5 @ Apr 29 2015, 10:16) *
Для резонансных структур на полосках (узкополосные фильтры на отрезках линий) при eps материала 5-10 ставлю в расчеты eps1 на 15-18% меньше, чем eps. Тогда изготовленное сходится с насчитанным. Или такие высокодобротные структуры принципиально нельзя ститать Т-солвером (читай, разновидность FDTD), или это фича той версии, что гуляет по торрентам...

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.
Redcrusader
Цитата(freeport @ Apr 30 2015, 23:27) *
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.


Цитата(l1l1l1 @ May 1 2015, 02:30) *
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.
biggrin.gif


Цитата(saab @ Apr 30 2015, 21:55) *
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.
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
Цитата(freeport @ May 1 2015, 11:22) *
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.
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
Цитата(freeport @ May 1 2015, 16:31) *
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.
freeport
Цитата(Redcrusader @ May 1 2015, 14:38) *
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
Цитата(freeport @ May 1 2015, 16:54) *
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!
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.
Redcrusader
Цитата(freeport @ May 1 2015, 18:09) *
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.

Потому-что они уже знают поправочные коэффициенты для CST относительно классики.
Я их еще не знаю.

А вот поля и диаграммы направленности антенн по классике "вручную" рассчитать очень трудно и трудоемко.
А в CST это показывается очень красиво и близко к правде. Кроме того, поля и ДН антенн всегда очень нечувствительные к разбросу, кроме очень острых ДН. Поэтому ошибка расчета в 3...5% тут роли не играет.

У меня задача рассчитать микрополосковую антенную решетку.
С диаграммой направленности, геометрией излучателей и шагом решетки CST показывает все отлично.
Далее, мне надо как можно точнее знать входное сопротивления единичного излучателя. С этим в CST сложнее из-за возможной ошибки расчета по эпсилон.
Потом, на этой же структуре надо проверить схему распределения мощности между излучателями. Здесь тоже ожидается ошибка анализа из-за эпсилон.

Отдельная задача для этой антенной решетки - рассчитать микрополосковую структуру на неоднородном диэлектрике (1 мм FR-4 и 1 мм воздуха).
Пока, в классике я не нашел расчета такой структуры. В классике везде диэлектрик однородный. CST с такой электродинамической задачей должно справиться в легкую, но здесь надо быть уверенным в точности расчета по CST.



saab
Цитата(Redcrusader @ May 1 2015, 20:10) *
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!

А вы буйный оказывается. Вам бы чакры прочистить шабером, с санитарами пообщаться ( толко не меестными )
Любопытно, почему в России ( а в Китае тем паче ) кроме топора
ничего не появилось. Ну не бывает такого на ровном месте, там софтов
целый выводок и плюс не одна кантора, хотя город один и профессор
ИМХО тоже один или два, ну да не важно.
Filippov
Если на второй конец полоска поставить еще один дискретный порт, то можно увидеть, что ксв этой структуры на частотах 2,4 ГГц равна 1,5. Что странно для такой простой структуры (также можно посмотреть, что ФЧХ равна 180 градусам на частоте 2,3ГГц). Если переделать эту структуру на волноводные порты, то ФЧХ равна 180 на праильной частоте. Думаю дискретный порт неправильно возбуждает полосок (почему - не знаю).
Для просмотра полной версии этой страницы, пожалуйста, пройдите по ссылке.
Invision Power Board © 2001-2025 Invision Power Services, Inc.