差分线HFSS仿真

1、差分线HFSS仿真差分线HFSS仿真创建工程打开HFSS并保存新工程运行HFSS软件，自动创建一个新工程:project1由主菜单选filesave as，保存在自己想要保 存的位置，命名为difference插入HFSS设计由主菜单选 projectinsert HFSS Design,则 一个新项目自动加入到工程列表树中，默认命 名为HFSSModell。同时，在工程管理区的右侧 出现3D模型窗口。在工程树中选择HFSSModell,点右键，选择Rename项，将设计命名为chafen。选择求解类型由主菜单选HFSSSolution Type,在弹出对话窗选择 Driven Termina

2、l 项设置单位由主菜单选3D ModelerUnits对话窗中选择mil项创建模型绘制下地层绘制一个长方体：由主菜单选DrawBox : 在参数设置区(工作区的右下角),设置长方体 的基坐标(x,y,z)为(-100,-250,0),数据输 入时用Tab健切换，全部设好之后按下Enter 健确认;再输入长方体的三边长度(dx,dy，dz) 为(200,500,1.2),全部设完之后按下Enter健 确认.定义长方体属性:设置完成几何图形之后，自 动弹出属性对话窗.选择Attribute标签页，将 Name 项改为 bot_gnd,Transparent 项设置为 0.8.设置完毕后，按下Ctr

3、l+D,将pcb板适中 显示.绘制上接地板基坐标为(-100,-250,13.4),三边长度 (dx,dy,dz)为(200,500,1.2),设置完成几何 图形之后,自动弹出属性对话窗.选择 Attribute标签页，将Name项改为 top_gnd,Transparent 项设置为 0.8绘制内层导线一由主菜单选DrawBox :在参数设置区(工作 区的右下角),设置长方体的基坐标(x,y,z)为 (-8,-250,6.2), 三边长度为,Name 为：trace1, Transparent 项设置为0.8绘制内层导线二=1由主菜单选DrawBox :在参数设置区(工作 区的右下角),设置

4、长方体的基坐标(x,y,z)为 (4,-250,6.2),三边长度为(4,500,1.2),Name 为：trace2, Transparent 项设置为 0.8绘制地层间的介质长度为:jiezhi,由主菜单选DrawBox :在参数设置区(工作 区的右下角),设置长方体的基坐标(x,y,z)为 (-100,-250,1.2), 三 边,Name为Transparent 项设置为 0.8同时选中 trace1,trace2,jiezhi,然后点右键选择 editBooleansubtractjiezhi 在 blank 栏，trace1 和 trace2 在 tool从介质层中挖去导线 在历史

5、树用ctrl键parts 栏，注意要钩选 clone tool objects before subtract8.绘制空气腔由主菜单选DrawBox :在参数设置区(工作 区的右下角),设置长方体的基坐标(x,y,z)为 (-100,-250,0), 三边长度为 (200,500,100),Name 为 air, Transparent 项 设置为0.8绘制端口=1在菜单栏中把平面设置为 XZ,由主菜单选 DrawRectangle,在参数设置区设置基坐标 (-10,-250,1.2), 三边长度为 (20,0,12.2),Name 为 port1, Transparent 项 设置为0.4，

6、则在历史树中添加了 port1项.绘制空气腔由主菜单选DrawBox :在参数设置区(工作 区的右下角),设置长方体的基坐标(x,y,z)为 (-100,-250,0), 三边长度为 (200,500,100),Name 为 air, Transparent 项 设置为0.8:后的模型如图1所示.图1差分线模型设置模型材料参数在历史树中，利用ctrl健同时选中点右键选择bot_gnd,top_gnd,trace1,trace2Assign Material,在弹出的窗口的 Materials 标 签页选择perfect copper项,确定.同样把jiezhi设定为FR4_epoxy,空气腔a

7、ir设 置为air边界条件和激励设置边界设定在历史树中选中air,点右键选择assign boundaryradiation激励设置 在历史树中选择port1,点右键选择assign excitationwaveport,名字默认为 waveport1, 点击下一步，在number of terminal填入2,然 后点击update,则在下面的定义栏中出现了两个 terminal T1 和 T2,在 terminal line 中点击 T1 的undefined,选择new line,弹出的绘制状态后 在参数设置区填入基坐标为(-6,-250,1.2),(dx,dy,dz)为(0,0,5),

8、设置完 (6,-250,1.2), (dx,dy,dz)为(0,0,5).毕后用同样的方法设置T2,基坐标为=i点击下一步，出现差分阻抗和共模阻抗的设置， 点解newpair，按默认值不变，点击下一步直至 确定.复制端口由主菜单 tooloptionshfss options,选中 duplicate boundary with geometry在历史树中选中port1,点右键选择editduplicateAlong line,起始 坐标为(0,-250,0),(dx,dy,dz)为(0,500,0),则在历史树中添加port1_1项，在弹出的Attribute 标签页中将Name项改为por

9、t2,Transparent 项为0.4求解设置1.添加求解 在工程树中选择Analysis,点右键选择add solution setup,默认为 setup1,在 solution 项 中输入8,默认单位为GHz,在Adaptive solution 的 Maximum Number of passes 中设为 40,Maximum delta per passes 中设为 0.01,点 击下一步直至确定.2.添加频率扫描 选中setup1,点右键选择add sweep 在 sweep type 中选择 interpolating ,下面的 选项默认.在 frequence setup 中

10、，type 选择 liner step,start 为 0.1GHz;stop 为 8GHz;step 为 0.008GHz 在对话框的右部,钩选Extrapolate to DC,在 snapping telorence 中填入 0.1 点击 OK求解确认设计由主菜单HFSSvalidation check,对设计进行确认.全部完成且没有错误时，点Close结束.求解由主菜单HFSSanalyze,开始求解.结果分析查看S参数在历史树中选择setupl,点右键选择Matrix Data,在弹出的对话框中选择Matrix Data标签， 频率选择8GHz,可以看到各个端口的S参数.Freq |

11、SaveFortkDifflS: WavePortl: Conml8GHz) TOC o 1-5 h z IVaveFai-tl:DiffL ( 0.38711,-172) (. 0.0505B4,-176) ( 0.8502,96. 1)(. 0.026578,-37)IVaveFat-tLCommL ( 0.050584,-116) ( 0. 24901,-170)( 0.027465,-36.7) ( 0. 89T91,印.3)IVaveFort2:DiL ( 0.8502?96. 1)( 0.02T4B5,-36.1) ( 0.38233,-179) ( 0.054369,171)IV

12、avePort2：Cc.mmL ( 0.026578.-37) ( 0.89791,97.3)( 0.054369,171) ( 0.24376,-179)从上面的参数显 示，传输线从waveportl到waveport2的差分S参数（传输系数）是 0.8502，waveport1 的自反射系数是 0.38711在历史树中选中result,点右键选择createreport,在 report type 中选 terminal s parameters,在 display type 中选 Rectangular plot,点 OK.在 solution 中选 setup1:sweep1,在 Y

13、标页 category 中 选 terminal s parameters, quantity 中 用 ctrl 选 择 st(waveport1:diff1,waveport2:diff1) 和 st(waveport1:comm1,waveport2:comm1), function中选dB.在sweep标页中钩选all value,然后点击 add trace,点击 done.再来看看传输系数随频率变化关系AiKoft 匚郁 poiKYPJcrf 2Y1刑bFqE Ditn Wave Port2 DIH)Y1IdB(GtiyjePorln Co mm 1 .WavePort2：Comml

14、 vids4mil=虬 5 =1/.M2-.0V虬痴Fl W. GHz|图3 tracel传输系数随频率的变化可以看出传输系数基本上是随频率的升高而下 降，但是在整个频带下降的幅度不大，其中红线III是共模信号传输系数,蓝线为差模信号传输系数.从上面可以看出就自身信号的传输来看共模信 号的传输整体上好于差分信号,其原因是在仿真 中差分线的传输所受到的影响仅来自于相邻的 信号线,共模传输时电磁场的分布基本在信号线 两侧，两根信号线之间的影响比之差分信号要小, 故传输系数要好一点.查看差分阻抗 report,在 report type 中选 terminal s parameters,在 disp

15、lay type 中选 Rectangular plot,点 OK.在历史树中选中result,点右键选择create在 solution 中选 setup1:sweep1,在 Y 标页 category 中选 terminal port z0, quantity 中 用ctrl选择zot(waveport1:diff1,waveport1:diff1) 和 zot(waveport2:diff1,waveport2:diff1), function中选mag.在sweep标页中钩选all value,然后点击 add trace,点击 done.端口差分阻抗随频率的变化抗差分阻抗在540M以

16、下时阻抗变化很快，由94欧 下降到了 84欧,但是在后面的频带中变化很小 了，从540M到8GHz,阻抗是由84欧下降到82.6 欧，幅度很小.变量设置改变差分线之间的间距，查看各参数随间距的变化 在历史树中点击tracel的扩展符,双击扩展出 来的立方体图形,在弹出的属性框中把position 中的X坐标改为-4mil-wide,由于变量wide第一 次出现，会自动弹出一个初始化的对话框，初始 化为4mil,注意一定要带单位.最好也把position中的坐标都带上单位.同样把trace2中X坐标改为widePortl 中 position 的 X 坐标改为-4mil-2*wide, 再把Xs

17、ize改为8mil+4*wide,注意此时一定要把port1的长方形定义为长方形在trace1两边 的长度是相等的，这样在间距变化时,积分线才会一直保持在trace1的中部位置.此时间距为=i2*wide由于port2是复制出来的，它会随着port1的变 化而变化.在工程树中选中optimetrics,点右键选择addparametrics,弹出 setup sweep analysis 对话框,然后点击add,弹出add/edit sweep dialog对话框,variable已经默认为wide,选择 linear step,start 设 置 为 2mil,stop 为 6mil,ste

18、p为2mil,然后点击add.点击OK退到 setup sweep analysis 对话框.选择general标页,确认为setup1,并钩选save field.在右边的对话框中确认初始值为2mil,如 果不是就更改过来,并钩选override.点击确定完成 选中 optimetrics 下的 parametricSetup1,点右键选择analyze,开始计算.查看参数变化在历史树中选中result,点右键选择create report,在 report type 中选 terminal s parameters,在 display type 中选 Rectangular plot,点

19、OK.在 solution 中选 setup1:sweep1,在 Y 标页 category 中 选 terminal s parameters, quantity 中 用 ctrl 选 择 st(waveport1:diff1,waveport2:diff1),funct ion中选dB.在sweep标页中钩选sweep design and project variable , 在type栏中点击points, 可以钩选all value,也可以单独选择.在type 栏中点击primary sweep,然后钩选all value. 注意:此时第一行中的参数将是X轴坐标.然后 点击 add

20、trace,点击 done.-K50XYPfl5-1理孙4?1dB(S1Crt,3ueP0H1:Dirn.WavePoi.DIffl) vrtdB=2milT1IdfinndQ=0rn ilf.DQ-图5差分信号S参数随间距变化从上面可以看出差分信号基本上是(在4G 到5.41G上例外)随着间距变大，信号传输系数 越好.根 据 上 一 步， 把 st(waveport1:diff1,waveport2:diff1)改 为 st(waveport1:comm1,waveport2:comm1) 可以查看共模信号随间距的变化.曲移m -corinrntinii XYPIot 45M IY1QdBB

21、tOAigveFortl:C Dmml wida-smllT1?d B (BixyveveF o rtl ：G: o mm l .WewFcirt2：c a mm 11) wide-+rrillaDijGtiiWawPortl:Corrinri 1 nsvePa n2:C a mm 1 wide=6mil掌-|.5._一=坯甘以5宣f.OOi图6共模信号S参数随间距变化共模信号的传输是随间距变小而不断变好 的（除了 5.71G 到 7.18G）十.SPICE模型输出在工程树中选中setupl,点击右键选择MatrixData在design中确认wide=2mil,如果不是点击扩展符，去掉 Use nominal design 后选择 2mil.点击 equivalent circuit exportDefault是模型输出的位置，选择自己需要的目 标地点Format是输出类型，这里选Maxwell spice,然后 点击OK同样输出wide为4mil和6mil的模型卜一.Schematic capture 仿真通过波形输出查看间距对串扰的影响打开 Schematic capture ,由主菜单 filenew 建立一个新界面由主菜单 addfull-wave N-port subckt,点击 editimport,然后选择刚才导出的spice模型. 点击O