例題23 差動線路のミックストモードSパラメータ解析

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。

  • ミックストモードSパラメータを得ることができます。

  • 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

3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

調和解析

電磁波解析解析オプション

伝搬モード変換機能を使うをチェック

 

メッシュ、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

周波数依存メッシュの設定

参照周波数:1×1010[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

調和解析

周波数

最小 0.1×109[Hz]

最大 5×109[Hz]

間隔

等間隔をチェック

分割数: 10

スイープの設定

逐次スイープを選択

入力

1.0[W]

開放境界

種類

吸収境界

吸収境界の次元

1次

 

モデル図

基板(SUBSTRATE)の表面にSolidボディで電極(LINE)を2つ作成し、差動線路を構成しました。

電極を覆うように直方体の空気部(AIR)を定義しています。

図のように空気と基板の端面にポートを設定します。
2つの電極と基板底面をつなぐように、積分路を2本(PATH1とPATH2)を設定します。
基板底面は、電気壁の外部境界条件に接しています。

 

 

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/Solid

SUBSTRATE

006_ガラスエポキシ※

1/Solid

AIR

000_空気※

2/Solid

LINE

003_銀Ag※

3/Solid

LINE

003_銀Ag※

5/Sheet

転写用ボディ

 

6/Sheet

転写用ボディ

 

※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

条件

ポート_001/Face

電気

入出力ポート

積分路:

  • 上図に示したように“PATH1”と“PATH2”を設定する

  • “PATH1”と“PATH2”を差動ペアに設定する *1

基準インピーダンス:

  • 指定するをチェックする

  • 差動インピーダンスをチェックする *2

  • 100[Ω]

モード数:

  • 導波路の計算で求めるモード数: 5

  • 3次元解析で使用するモード数:
    自動設定をチェックする

ポート_002/Face

電気

入出力ポート

同上

外部境界条件

電気

電気壁

 

*1) PATH1とPATH2を選択した状態で[差動ペア]ボタンをクリックします。
同じペアに設定された積分路は、積分路名の後ろに“[1]”など同じ番号が振られます。

*2) 差動インピーダンスチェックボックスは、差動ペアの設定があるときに使用できるようになります。

解析結果

1. 伝搬モードの確認

[解析タイプ]をポートにし、[モード]から最大解析周波数である5GHzを選択します。
ポートの導波路の計算で求めるモード数をいずれも5としたため、
1つの周波数ごとに5つずつ伝搬モードが計算されています。
下の表に、5GHzのときにPORT1で計算された5つの伝搬モードの電界を示します。

また、下の表には、伝搬定数ダイアログの一部も併せて示します。
伝搬定数ダイアログは、[チャート]ボタンのモード情報から開くことができます。

モード

差動モードの解析

50:  5.000000e+09Hz:( 0)

PORT1     p1m1

51:  5.000000e+09Hz:( 1)

PORT1     p1m2

52:  5.000000e+09Hz:( 2)

PORT1     不使用

53:  5.000000e+09Hz:( 3)

PORT1     不使用

54:  5.000000e+09Hz:( 4)

PORT1     不使用

PORT1には1つ目に差動モードが計算され、2つ目にコモンモードが計算されていることが分かります。
3つ目以降のモードは伝搬定数ダイアログに「不使用」と表示されており、3次元解析では使用されないことが分かります。

PORT2でも、同じように、差動モードとコモンモードの2つが3次元解析に使われることを確認してください。

2. Sパラメータ

[チャート]ボタンから[SYZ行列]をクリックし、SYZ行列ダイアログを開きます。
表示させたい成分を選んで[XYグラフ]ボタンをクリックすると、
ミックストモードSパラメータのグラフが下図のように表示されます。

ここで、Sパラメータの添え字は、SYZ行列ダイアログのポートインデックスに表示されているように、
下表のようなポートを表します。

番号

ポート:モード

1

PORT1:DIFF(PATH1,PATH2)

2

PORT1:COM(PATH1,PATH2)

3

PORT2:DIFF(PATH1,PATH2)

4

PORT2:COM(PATH1,PATH2)

ここで、「DIFF」は差動モードを、「COM」はコモンモードを表します。

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