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5.仿真设计---常用扫频方式

一个layout工程师学习信号完整性之路

在信号完整性的仿真是会经常遇到选择扫频方式,比如在PowerSI和HFSS 3D Layout中提取S参数,本人之前都是按照默认设置,也是不太明白其中的原理,今天在网上收集整理了一些资料,大家可以一起看下,最常用的三种扫频方式:离散扫频 、插值扫频、快速扫频
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一、discrete sweep:离散扫频

是在频带内的指定频点处计算S参数和场解。例如,指定频带范围为1~2GHz、步长为0.25GHz,则会计算在1GHz\1.25GHz\1.5GHz\1.75GHz\2GHz频点处的S参数和场解。默认情况下,使用离散扫频只保存最后计算的频率点的场解欸,上例中即只保存2GHz处的场解。用户希望保存所有频点的场解,需要选中设置对话框中Save Fields。

二、Interpolation Sweep:插值扫频

使用二分法来计算整个频段内的S参数和场解。软件自适应选择计算场解的频率点,并计算相邻两个频点之间的解的误差,当解达到指定的误差收敛标准或者达到了设定的最大频点数目后,扫描完成;其他频率点的S参数和场解由内插给出。

三、Faster Sweep:快速扫频

一般选择频带中心作为自适应网格剖分频率,进行网格剖分,计算出该频点的S参数和场分布。然后基于ALPS算法的求解器从中心频率处的S参数解和场来外推整个频带范围的S参数解和场解。使用快速扫频,计算时只会求解中心频点处的场解,但在数据后处理时整个扫频范围内的任意频点的场都可以显示。

四、其他设置

1.一般情况下,将Delta S设置为默认的0.02或0.01,就基本上能够满足工程精度的要求。如果结构中有谐振结构,可在求解设置的Option选项卡中,将最少收敛次数设置为

2即连续两次收敛才是收敛,从而确保求解的收敛性。
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2.在求解选项中,Basis Order代表有限元基函数的阶数,HFSS中有0阶、1阶、2阶和混合阶四种设置。对于通常的情况,我们选择默认的1阶基函数求解即可。对于结构复杂、电尺寸较小的问题(如连接器和芯片上的电感等),特别是选择了对于良导体内部进行场求解的情况(即Solve Inside),推荐选择0阶基函数求解,并将Lambda Refinement的值设置得较小(默认为0.1)。对于电尺寸较大的问题(如抛物面天线等),推荐选择2阶基函数求解,并将Lambda Refinement的值设置得较大(默认为0.6667)。对于包含复杂细节、电尺寸又较大的问题,推荐采用混合阶(Mixed order)求解。
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3.Ansys HFSS中的Solve Inside是是否对该模型内部进行求解的选项,在选中后将对该模型内部进行网格划分和电场求解,否则将只对模型表面进行网格划分而不会求解内部的电场。对于良导体而言,由于电磁波的趋肤效应,电磁场能量都分布在靠近导体表面的地方,因而无需对导体内部进行电场的计算。在默认设置下,材料为良导体(如铜、银、PEC等)的模型Solve Inside选项都是未选中状态,HFSS会自动计算趋肤深度并对损耗进行修整。但是,如果导体的厚度与趋肤深度相近,或小于趋肤深度时,如果需要精确考虑导体损耗,请将Solve Inside设置为开。

以上是本人的简单梳理总结

如有雷同或错误,希望各位大神留言指正,感谢!!!

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