Moin liebe Freunde der Sonne,
ich versuche einen TFR (Thin Film Resistor) in CST zu simulieren. Dabei
geht es darum Widerstände herzustellen.
Für den gezeigten 200 Ohm Widerstand verwende ich "Ohmic sheet" (100
OPS)bei einer Dicke von 2um und als Substrat Rogers (er= 3.55).
Der Abschluss hat eine Wellenimpedanz von 50 Ohm
(Kupfer-Microstripline).
Die Transmission liegt im Bereich -30dB - -60dB und ist somit viel zu
gering.
Der Background ist normal und die Boundaries sind open.
Das Seltsame ist, dass selbst bei einer kompletten Abdeckung der
Widerstandsschicht mit Kupfer ich kaum Transmission erhalte.
Hat jemand hierbei schon Erfahrung gemacht?
Beste Grüße
Hi Moody,
Wenn der abackground Normal ist, dann fehlt meiner Meinung nach die
Massefläche - was du da gebaut hast, sind dann keine Microstrips.
Setze die Boundary Conditions überall auf PEC, und oben auf 'open (add
space)'. Dann sollte es funktionieren.
Gruss
Tobias
Oh Entschuldigung, da habe ich zweimal das selbe Bild hochgeladen. Unten
habe ich noch eine Massefläche hinzugefügt, was man auf den anderen
Bildern nicht erkennt.
>Das Seltsame ist, dass selbst bei einer kompletten Abdeckung der
Widerstandsschicht mit Kupfer ich kaum Transmission erhalte.
Also die Leiterbahn aus durchgehend solidem Kupfer laesst auch nichts
durch ? Schau dir mal die Gitterung an. Macht die sinn ?
Schau dir doch mal die Felder an, dann ist vielleicht ersichtlich wo die
Leistung hingeht. Ich weurd sagen, sie wird abgestrahlt.
Gorch F. schrieb:> Also die Leiterbahn aus durchgehend solidem Kupfer laesst auch nichts> durch ?
Jawohl, selbst wenn die Widerstandsschicht als 0 eingestellt wurde. Das
Feld der Portmoden ist jeweils in Ordnung.
Bei der Gitterung bin ich mit nicht sicher, wonach kann ich diese
bewerten?
Wieviele Gitter Zellen sind's denn ?
Eine Dicke von Null geht natuerlich nicht. Mach mal die Trace alles
Kupfer, Ohne widerstand, und zB 50u dick. Und dann schau dir die 3D E- &
H-Felder an. Ich arbeite jeweils im Timedomain Solver.
Und dann schauen wir den Widerstand an. Dh die Felder mit dem widerstand
wieder drin.
So wie versprochen hab ich das kurz nachgebaut.
Habe mal RO4350B der Dicke 0.5mm genommen und einen Microstrip der
Breite 1.1mm simuliert. Die Ports habe ich als 'full plane' verwendet,
denke aber, das sollte keinen grossen Unterschied machen.
Habe sowohl den FD als auch den TD solver benutzt, wobei der FD
wesentlich schneller läuft. Beide liefern die selben Resultate, wenn du
kannst würde ich also den FD-Solver benutzen.
Zudem habe ich noch 'normalise Impedance to 50 Ohms' angehakt, dann
passt es ziemlich gut.
Hier mal noch mit einem eingebauten Widerstand. Es schient zu
funktionieren ;-)
Wichtig: ich habe unten keine Massefläche hin gemalt, sondern diese wird
durch die Boundary Conditions gebildet.
Die S-Parameter ganz ohne Widerstandsschicht waren soweit angemessen.
Das mit den E/H Feldern spare ich mir für Montag auf, per Remote von
zuhause ist mir das zu langsam. Ich versuche es jetzt nochmal mit full
plane und ca. 95.000 Mesh-Zellen.
Ich habe nach dem Einsatz von deutlich mehr Mesh-Zellen gemerkt,dass das
Ergebnis auf jeden Fall mehr mit der Realität zu tun hat als alles
andere davor.
Tobias P. schrieb:> Wichtig: ich habe unten keine Massefläche hin gemalt, sondern diese wird> durch die Boundary Conditions gebildet.
Wieso kann man das so einfach machen ?
Moody schrieb:> Wieso kann man das so einfach machen ?
wieso sollte das nicht gehen? Das geht natürlich nur, wenn unten auch
wirklich nur 1 Massefläche ist. Du siehst in meinem Beispiel ja, dass es
geht. Die Breite des 50 Ohm Microstrips habe ich mittels Txline (AWR)
berechnet, der Port Mode Solver gibt 49.... Ohm für die Line Impedance
an, also mehr als ausreichend genau :-)
95000 Mesh-Zellen? ich weiss nicht mehr, wie viele ich hatte. Mir
erscheint das aber als viel. Bei mir ist die Simulation in <1min durch
gelaufen. So ein einfaches Problem müsste eigentlich nicht viele Zellen
benötigen. Über die Breite des Microstrips sind es ja ca. 10 Zellen,
wenn man im Screenshot zählt. Passt.
Tobias P. schrieb:> wieso sollte das nicht gehen? Das geht natürlich nur, wenn unten auch> wirklich nur 1 Massefläche ist.
Würde es dann nicht ausreichen, wenn nur unten Et=0 eingesetzt wird?
Verstehe nicht so ganz, wieso du an den Seitenwänden auch diese
Randbedingung angegeben hast. Mich würde auch interessieren welche Maße
dein Widerstand hat.
Wie hast du deine Mesh-einstellungen gesetzt,sodass du über die Breite
der Microstripline eine höhere Mesh-dichte hast?
Moody schrieb:> Würde es dann nicht ausreichen, wenn nur unten Et=0 eingesetzt wird?> Verstehe nicht so ganz, wieso du an den Seitenwänden auch diese> Randbedingung angegeben hast.
würde schon genügen, aber
a) macht es keinen grossen Unterschied, behaupte ich jetzt mal (habe es
nicht verifiziert)
b) 'open' oder 'open add space' verlängert die simulationszeit sehr
c) die Baugruppe könnte ja in ein Gehäuse eingebaut werden, dann hast du
ja auch wieder Metallwände
Die Mesheinstellung habe ich auf dem Standardwert belassen mit 10 Zellen
pro Wellenlänge. Zudem war Adaptive Mesh Refinement aktiviert.
Meine Ergebnisse sind jetzt hinsichtlich der Transmission definitiv
besser geworden, bei hohen Frequenzen ist diese immer noch recht
schlecht.
Für sehr niedrige Frequenzen komme ich aber schon näherungsweise auf die
richtigen Widerstandswerte.
In den nächsten Tagen werde ich diesen Aufbau nachbauen und schauen, was
meine Ergebnisse sind.
das ist hoch interessant was ihr hier macht!!
Könntet ihr, wenn die Simulation stabil läuft, einmal die S-Parameter
posten von ganz normalen SMD-Rs so wie man sie bei mouser, digikey oder
bei den Chinesen kaufen kann./0201, 0402, 0603 /
Solche parasitics Daten findet man nämlich für obige Rs nicht, man
findet sie nur für die sehr teuren Vishay 40-50GHz Typen
Hier was man bei Vishay findet
https://www.vishay.com/docs/60107/freqresp.pdf
Besonders interessieren würde mich, wie sich die parasitics ändern, wenn
man Widerstände mit Dünnfilm nach unten auf eine Leiterbahn lötet, im
Vergleich zum normalen auflöten.
Erstellen möchte ich eine Tabelle wie Table 1 in der Publikation.
Das Modell aus den S-Paramatern (.s2p-Format)zu extrahieren könnte ich
selbst
Wäre schön wenn das klappen könnte :-)
Eric
PS: ich habe leider kein CST oder Zugang zu selbigem
Die SMD Widerstande kann man nicht simulieren, da man die Struktur nicht
kennt. Da wird ein Metallfilm auf einen Keramikkoerper aufgedampft, und
mit dem Laser soviel weggebrannt, dass es passt. Dann mäandert der Film
eben etwas vor sich hin und ist irgendwie induktiv. Da bleibt nur
messen, und hoffen, dass Komponenten von derselben Rolle aehnliche Werte
besitzen.
Tor Fstock schrieb:> Die SMD Widerstande kann man nicht simulieren
das stimmt schon was Du schreibst, drum werden ja bei den
40GHz-Widerständen auch nur die Ränder in Stufen belasert und es werden
keine Schnitte (quer) oder "Haken" eingelasert
Dennoch wäre die obige Frage eines "idealen films" mit seinen parasitics
in wrap oder flip Konfiguration interessant zu kennen
Wenn das mal einer simuliert wäre das nicht schlecht
EMU
Kleines Update:
Die Verluste in der Simulation über der Widerstandsschicht,die noch von
Kupfer bedeckt unter der Mikrostreifenleitung liegt, waren immer noch zu
groß. Erste Messungen mit dem Network Analyzator (DNA) ergaben Hinweise,
dass diese Verluste in diesem Ausmaße real nicht existent sind.
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