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HFSS仿真S31和实测的结果差别较大?

时间:10-02 整理:3721RD 点击:
扫频5M~500M,
仿真模型基本上是按照实际尺寸来建立的,
安捷伦4395A网络分析仪做的测试(最高工作频率500M),
结果见图片,有很明显的不同,实测在450M时,出现了拐点,
我目前还说不清楚原因,不知道是模型建的有差别还是实测时未加屏蔽导致的,
还是有其他原因,希望高手帮看看!


深圳市鑫成尔电子有限公司是主要从事高频微波印制电路板及双面多层板的快样制作服务。对功分器、耦和器、合路器.功放.干放.基站. 射频天线、4G天线所使用的高频线路板具有专业的生产经验.公司常年备有国产及进口高频板材(Rogers(罗杰斯)、TACONIC(泰康尼)、arlon(雅龙)、Isola(伊索那)、F4B、TP-2,FR-4,介电常数2.2—10.6不等),可以及时提供24小时快样服务,为您赢得商机。 吴小姐:13715293763,网站:WWW.XCEPCB.COM

PCB板的材料一般都要了解相关参数的,比如介电,损耗角,这些是常识,有机会做板子你可以联系我,qq:1540793439

你可以用其他E软件做对仿真,看哪个更接近。

做了进一步的仿真,提高扫频范围从5M~1G,发现同样的模型,会在600M左右才出现拐点,可实测为什么在450M左右就出现了呢?


可能原因:
1. 仿真沒有計入 SMA connector 的效應。
2. 仿真介質的介電係數與實際 PCB 不同,或銅厚不同。
3. Solder mask 未計入。

1、你建议看11版的Fullbook,当时在网上搜过,可是没搜到,后来忙于别的事,
     忘了,汗~,可否提供个连接或共享下啊?
2、关于这个,我检查过模型,介电常数=4.7,Gnd=0.2mm,
     走线T=0.02mm,是一样的!
3、不知道honejing做成功的试验,是加了阻焊层还是没加啊?

论坛上相对而言要方便些,因为大家的时间不同,不会经常在的

发表一下个人观点:
1。 如果S31是一个必须通过设计达到得指标,那么它应该有指标要求,比如 <-30dB,则测试数据已经是合格的了,所作设计也是成功的。
2。毕竟-30dB是一个很弱的耦合量级(表明有千分之一的能量耦合),测试实物与仿真模型总是有差别的,比如材料的实际介电常数(可观上是一个变量)、PCB镀层厚度、甚至“PCB安装螺钉的松紧程度”都可能造成耦合量的变化,如果一定要使得-50dB信号(图中的耦合零点)的仿真值与测试值相同,是不切实际的。
3。另外我觉得,如果一定要使S31在某些频点(比如600MHz)呈现衰减零点,可以通过仿真+调试的方法实现,有时直接调试反而会更有效。

TO antboy:
     首先很感谢你的回复!
1、现在只是做个试验看看效果,没有明确的指标要求,呵呵,antboy,有没有关于串扰量级的一个大众指标
   啊?比如说入侵线上的电压幅度为1V,需要限制victim线上接收到的电压要小于多少v的规定啊?
2、其实我对于拐点的出现不理解,比如说将扫描带宽提高到6G,会看到很多拐点出现,就是你提到的衰减零点
   我不清楚它们出现的原因及规律?
3、仿真加调试的方法是指什么?

1、你建议看11版的Fullbook,当时在网上搜过,可是没搜到,后来忙于别的事,
     忘了,汗~,可否提供个连接或共享下啊?
==>HFSS11 Full book  壇子裡面有,我也忘了在哪裡,是否可以請00d44總壇主幫忙找一下 ?
2、关于这个,我检查过模型,介电常数=4.7,Gnd=0.2mm,
     走线T=0.02mm,是一样的!
==>  你沒有看懂我的回答, Er = 4.7 ?若是一般的 FR4 材質的PCB ,通常4.3左右。請檢查是否一致。
3.  近端串擾拐点的出现在 1/2 波長的頻點,仔細參閱你做實驗這篇論文,有詳細的說明。提示想通了就是你的,我直接講答案,明天你就忘了。
4. 阻焊层的厚度會影響波速,所以拐点也會因此有所影響。

TO honejing:
     2、发出去加工的PCB,设定的Er = 4.7,你的意思是说加工回来的不是4.7?
       如果不是4.7的话,那怎么实际量测PCB的介电常数事多少呢?
       (另附:仿真将Er = 4.3,我也试过了,曲线效果没怎么变化)
   3、忘了说件事,我实测的是还没有加via fence的结果图!

to:llqs123
若是你確定 Er = 4.7,那就好,只要模擬與實際一樣,一點一點排除可能的不同。至於會不會有可能製造商沒有依照你的條件做,可能用 TDR 量一下跡線特性阻抗做初步判斷。
SMA 接頭會有影響,設法在 VNA 量測做Open/Short/through校正時,多 K 掉一個街頭的試試看拐點的變化。
一般而言,只要你確定HFSS的參數是對的,這一個簡單的模擬應該是準的,你可以反過來調適HFSS,看在哪一種請況會與你的測試相近。

TO honejing:
     1、TDR,不懂这个(汗~),使用的是什么设备?
   2、室里都在抢着使用VNA 呢,今晚上看来轮不到我了,你说的我找时间试试,呵呵,
另问:“設法在 VNA 量測做Open/Short/through校正時,多 K 掉一個街頭的試試看拐點的變化。”
      你是指:K掉一个SMA,看看阻抗失配后的效果吗?

to llqs123:
1、现在只是做个试验看看效果,没有明确的指标要求,呵呵,antboy,有没有关于串扰量级的一个大众指标
   啊?比如说入侵线上的电压幅度为1V,需要限制victim线上接收到的电压要小于多少v的规定啊?
-》我不大了解“串扰”的技术要求,可能需要根据实际工作条件而定指标,或更据客户要求确定
2、其实我对于拐点的出现不理解,比如说将扫描带宽提高到6G,会看到很多拐点出现,就是你提到的衰减零点
   我不清楚它们出现的原因及规律?
-》衰减曲线S21表明的是信号的传输或耦合,我觉得,零点的出现有一个直观的解释:信号由多个通道(比如传输线的近端和远端)耦合,然后在测量参考面(如接头)部位叠加或抵消,如果某个频率出现抵消的情况,零点就产生了
3、仿真加调试的方法是指什么?
-》首先我不是很清楚您控制S21的目的(是要达到足够小的衰减还是一定要出现特定频率的衰减零点?)
如果是达到足够下的衰减,如果是控制衰减量,通过调试(比如增加隔板,使用耦合跳线)容易减小耦合量。
如果是为了得到-50dB衰减零点,个人觉得要麻烦些,毕竟是及弱小的信号,难于控制。

to llqs123:
您好!
还有一些建议
1。排除软件问题
如果HFSS使用的是开放边界,不妨将边界尺寸改大或改小对比结果的化,但需要注意变化的绝对值,建议按1/8波长的尺度变化。
如果使用的是金属盒边界,则需要检查金属盒尺寸是否与实际相同,可以略微修改金属盒尺寸,观察S21零点有无变化,另外,对比实际金属盒有装配无缝隙,如果有,一定要在仿真中体现。
2。排除测试操作误差
检测矢网校准件的型号选择是否正确,可以有意选择两种校准件(一种是正确的,另一种是错误的)对比测试结果。如果校准件型号选择不正确,仪器作误差修正时用的参数就不同,会影响测试结果
3。排除仪器误差
我不清楚您使用的具体矢网型号,如果是单端口的矢网(如8753ET),不能作双向S参数测试,在测试S21时,2端口处于非完全匹配状态,所产生的反射波在对准确测量S21来说是干扰信号,会影响测试结果,可以在2端口串接20dB的衰减器,或串接隔离,减弱2端口反射信号的影响。(如果串接衰减器,建议适当减小仪器的中频带宽设置,以提高测试灵敏度)
当然,如果是全2端口仪表,就没有这种问题。
以上观点,供参考

另问:“設法在 VNA 量測做Open/Short/through校正時,多 K 掉一個街頭的試試看拐點的變化。”
      你是指:K掉一个SMA,看看阻抗失配后的效果吗?
==>不是看阻抗失配后的效果,就看差一個 SMA 的影響,如果可以把銲在板子上的SMA效應抵銷掉,就可以直接量到跡線本身的效應。
TDR (時域反射儀),借由量測的反射來看拓樸結構中的阻抗 。

TO honejing:
     有solder mask方面的经验吗?比如说介电常数和算好正切等等
   我刚才打电话询问制版厂,它们的技术顾问竟然说没有这方面的指标资料
   难道制版厂就是随便的选个材料吗?

solder mask 一般 0.6 mil 左右,介電常數就請制版厂找材料供應商要。
不過整体而言,solder mask 所影響的並不大,若沒有,就用 0.6 mil 及 FR4 的介電常數及正切
來仿真。

现在也试过加上SMA接头(只在port1加了一个),似乎也没有影响,不过不知道我画的SMA对不对,呵呵,尺寸应噶没问题,我是从供货商那里要的,也用公式算了,满足50欧姆特性阻抗!

PCB板的材料一般都要了解相关参数的,比如介电,损耗角,这些是常识,有机会做板子你可以联系我,qq:1540793439

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你可以用其他E软件做对仿真,看哪个更接近。

用好这个软件真的不容易的。

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