例題21 差動線路の導波路解析

本例題について

  • 誘電体基板上に形成した差動線路の伝搬特性を解析した事例を示します。

  • 差動インピーダンス、伝搬定数を求めることができます。

  • 表に記載されていない条件は初期設定の条件を使用します。

解析空間

項目

条件

解析空間

2次元

モデル単位

mm

 

解析条件

項目

条件

ソルバ

電磁波解析[Hertz]

解析の種類

導波路解析

解析オプション

面(辺)電極の厚みの影響を無視するをチェック※

※本オプションは初期設定条件ですでにチェックが入っています。本例題では面電極は

 ありませんので、チェックがなくても結果には影響しません。

 

調和解析および開放境界の設定を以下のように行っています。

タブ設定

設定項目

条件

 

メッシュ設定

標準メッシュサイズを自動的に決定するのチェックを外す※

標準メッシュサイズ: 0.2[mm]

メッシュ

周波数依存メッシュの設定

参照周波数:1×109[Hz]

表皮厚みより厚い導体ボディ境界条件とするをチェック

導波路解析

周波数

最小 1×109[Hz]

最大 1×109[Hz]

間隔

等間隔をチェック

分割数: 0

伝搬モードの最大数

2

※本例題で自動設定の標準メッシュサイズを用いるとメッシュが粗いようなので、あらかじめ小さなメッシュサイズを設定しています。

モデル図

基板(SUBSTRATE)の表面に電極(ELECTRODE)を2枚作成し、差動線路を構成しました。
電極を覆うように長方形の空気部(AIR)を定義しています。

積分路の境界条件(PATH)を設定するためのワイヤボディを、解析したいモードに応じた場所に設置します。
差動モードの解析を行うときは、図のAのように、差動線路の間に設置します。
コモンモードの解析を行うときは、図のBのように、一方の電極とグランドを積分路で結びます。

ボディ属性および材料定数の設定

ボディ No./ボディタイプ

ボディ名

材料名

0/Sheet

SUBSTRATE

006_ガラスエポキシ※

1/Sheet

ELECTRODE

008_銅Cu※

2/Sheet

ELECTRODE

008_銅Cu※

3/Sheet

AIR

000_空気※

4/Wire

 

 

※材料データベースを利用

境界条件

境界条件名/トポロジー

タブ

境界条件の種類

外部境界条件

電気

電気壁

PATH

電気

積分路

 

解析結果

1. 伝搬モードの識別

解析条件で、伝搬モードの最大数を2と設定しました。
それによって、1つの周波数につき2つの伝搬モードが計算されています。

2つのモードの電界は、積分路をつける位置によらず、それぞれ下の表のようになりました。
電界の形から、1つ目のモードがコモンモードを、2つ目のモードが差動モードを表すことが分かります。

モード

電界

0: 1.000000e+09[Hz](0)

1: 1.000000e+09[Hz](1)

2. 特性インピーダンス

テーブルの特性インピーダンス(Zpv)[ohm]タブで、特性インピーダンスを確認することができます。
積分路をAのようにつけた場合とBのようにつけた場合で、下の表のような特性インピーダンスが計算されました。
このうち、差動モードの解析のための積分路(A)で計算されたコモンモードの特性インピーダンスと、
コモンモードの解析のための積分路(B)で計算された差動モードの特性インピーダンスは不正確ですのでご注意ください。

モード

積分路の付け方 A

積分路の付け方 B

0: 1.000000e+09[Hz](0) (コモンモード)

1.307 Ω(

不正確)

60.754 Ω

1: 1.000000e+09[Hz](1) (差動モード)

93.237 Ω

23.196 Ω(

不正確)

3. 伝搬定数

特性インピーダンスと異なり、伝搬定数は積分路の位置には影響されません。

テーブルの伝搬定数タブで、下の表のように伝搬定数を確認することができました。
積分路の位置によらず、同じ値が計算されていることがわかります。

モード

積分路の付け方 A

積分路の付け方 B

0: 1.000000e+09[Hz](0) (コモンモード)

減衰定数: 0.236 Np/m
位相定数: 36.793 rad/m

減衰定数: 0.239 Np/]
位相定数: 36.814 rad/m

1: 1.000000e+09[Hz](1) (差動モード)

減衰定数: 0.408 Np/m
位相定数: 33.423 rad/m

減衰定数: 0.424 Np/m
位相定数: 33.474 rad/m

 

まずはFemtetを試してみたい

試用版・無償版はこちら

もっとFemtetについて詳しく知りたい

イベント・セミナー情報はこちら