簡(jiǎn)介一份關(guān)于ADS Momentum仿真設(shè)計(jì)流程的整理文檔源自2006年的英文操作指引適合微波/射頻工程師、天線與PCB設(shè)計(jì)人員快速掌握電磁仿真的完整操作鏈路。文檔從物理設(shè)計(jì)創(chuàng)建講起依次覆蓋原理圖轉(zhuǎn)布局、Layout繪制、外部布局導(dǎo)入三種方式并區(qū)分Momentum微波模式與RF模式的適用場(chǎng)景前者面向需包含微波輻射效應(yīng)的全波仿真后者適合幾何復(fù)雜、電小且不輻射的設(shè)計(jì)可顯著節(jié)省計(jì)算資源。隨后說(shuō)明多層PCB中基板層數(shù)、介質(zhì)與接地平面定義以及格林函數(shù)求解、邊界條件與端口設(shè)置、仿真運(yùn)行和結(jié)果分析仿真完成后可查看S參數(shù)、電場(chǎng)強(qiáng)度、電流分布等結(jié)果并據(jù)此調(diào)整物理尺寸與基板參數(shù)。最后給出設(shè)計(jì)迭代方法幫助讀者建立從概念到驗(yàn)證的閉環(huán)流程。包體為1個(gè)doc文件約32KB內(nèi)容以文本步驟說(shuō)明為主結(jié)構(gòu)清晰便于對(duì)照操作。已有704人瀏覽/學(xué)習(xí)適合作為入門Momentum仿真或臨時(shí)查閱流程的參考。1. ADS Momentum仿真設(shè)計(jì)流程先分清微波模式與RF模式Momentum仿真的精度上限很多時(shí)候不是求解器決定的而是建模階段對(duì)襯底、端口和網(wǎng)格的處理決定的。ADS Momentum仿真設(shè)計(jì)流程看起來(lái)是固定十步從Layout創(chuàng)建物理設(shè)計(jì)、選擇微波模式或RF模式、定義并求解襯底、加端口和邊界、剖網(wǎng)格、設(shè)置頻率計(jì)劃、跑仿真、看結(jié)果。微波模式保留輻射效應(yīng)適合天線RF模式適合電氣尺寸小、不輻射的復(fù)雜走線省資源但拿RF模式去仿一個(gè)天線方向圖一定會(huì)失真。最容易翻車的地方往往不是求解器崩潰而是模式選錯(cuò)、襯底少了地平面、端口加在電流突變處。下面按我完成一次Momentum仿真時(shí)的真實(shí)順序拆開(kāi)講新手能照著一路做完熟手能對(duì)照參數(shù)邊界和常見(jiàn)坑點(diǎn)。2. 物理設(shè)計(jì)與布局導(dǎo)入三種入口和一個(gè)尺寸損耗點(diǎn)Momentum的命令入口在Layout窗口里所以第一步永遠(yuǎn)是先讓設(shè)計(jì)以物理Layout的形式存在。這個(gè)物理布局要求的是實(shí)際介質(zhì)疊層下的幾何尺寸而不是原理圖里那種理想連線。創(chuàng)建物理Layout有三種常見(jiàn)方式從原理圖轉(zhuǎn)Layout、在Layout窗口手繪、以及從外部設(shè)計(jì)工具導(dǎo)入。三種方式各有適用場(chǎng)景也各有暗坑。先理解一件事Momentum仿真的對(duì)象是“有實(shí)際寬度、實(shí)際層疊位置、實(shí)際邊界”的幾何體。原理圖仿真里一根微帶線可以只定義特性阻抗和電長(zhǎng)度但到了Momentum里它必須變成一塊帶寬度、長(zhǎng)度、所在金屬層和周邊地平面關(guān)系的具體圖形。這也是為什么流程里一定先有物理設(shè)計(jì)、后面才談得上模式選擇和襯底定義。2.1 原理圖轉(zhuǎn)Layout后的物理尺寸校驗(yàn)如果你已經(jīng)在原理圖環(huán)境里搭好了微帶線或者平面結(jié)構(gòu)最順手的路徑是把設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)成物理Layout再交給Momentum。原理圖里的傳輸線元件自帶電氣參數(shù)但轉(zhuǎn)成Layout之后這些元件會(huì)映射成帶實(shí)際寬度和長(zhǎng)度的幾何圖元。轉(zhuǎn)換過(guò)程是自動(dòng)的麻煩在于“自動(dòng)”掩蓋了單位、線寬和模型映射帶來(lái)的偏差。我見(jiàn)過(guò)一個(gè)很典型的例子原理圖里的微帶線線寬設(shè)成25 mil轉(zhuǎn)出來(lái)之后Layout里顯示的單位卻是mm整體尺寸放大了25.4倍左右仿真出來(lái)的諧振頻率完全不在目標(biāo)頻段。所以原理圖轉(zhuǎn)Layout后的第一件事不是急著打開(kāi)Momentum菜單而是靜下來(lái)做一次物理尺寸校驗(yàn)。打開(kāi)Layout窗口后先看左下角的單位指示再選中關(guān)鍵走線和貼片元素在編輯界面里核對(duì)寬度、長(zhǎng)度和坐標(biāo)。最重要的是確認(rèn)最小線寬和參考地邊界的位置這兩個(gè)參數(shù)直接決定后續(xù)網(wǎng)格剖分和Green函數(shù)計(jì)算的有效性。Momentum對(duì)幾何尺寸按物理單位處理單位差一位S參數(shù)曲線就差一個(gè)頻段而且這種問(wèn)題往往很隱蔽因?yàn)樵韴D仿真看起來(lái)一直很正常。三種創(chuàng)建物理Layout的方式對(duì)比如下入口方式適用場(chǎng)景最容易踩的坑原理圖轉(zhuǎn)Layout已經(jīng)搭好微帶/濾波器原理圖的場(chǎng)景Symbol到Layout的線寬映射出錯(cuò)、單位不一致Layout手繪貼片天線、缺陷地結(jié)構(gòu)等庫(kù)里沒(méi)有的形狀層分配漏選幾何中心不對(duì)稱外部導(dǎo)入多層PCB或從其他工具導(dǎo)出的部分電路層映射錯(cuò)位、縮放比例出錯(cuò)、金屬碎片斷開(kāi)2.2 用Layout繪制與外部布局導(dǎo)入手繪適合天線這類沒(méi)有現(xiàn)成元件庫(kù)的結(jié)構(gòu)。常見(jiàn)做法是打開(kāi)Layout窗口的柵格吸附先畫(huà)介質(zhì)邊界再畫(huà)金屬形狀。畫(huà)貼片天線時(shí)我會(huì)先在某個(gè)參考層上畫(huà)一個(gè)尺寸已知的矩形當(dāng)作尺寸基準(zhǔn)避免畫(huà)著畫(huà)著整體比例跑偏。金屬形狀畫(huà)完后一定要回到層列表里檢查這些形狀處在哪個(gè)層。如果金屬層不小心畫(huà)到了介質(zhì)層或者地平面層Momentum求解時(shí)就會(huì)把它當(dāng)成另一個(gè)導(dǎo)體結(jié)果里多出完全不存在的耦合。外部導(dǎo)入適合處理多層PCB的一部分。完整PCB往往太大仿真起來(lái)沒(méi)必要。我一般先在PCB工具里把目標(biāo)區(qū)域裁出來(lái)保留走線、過(guò)孔和地平面然后導(dǎo)出DXF或者GDSII格式再到ADS里新建Layout導(dǎo)入。導(dǎo)入時(shí)一般會(huì)要求指定文件單位和層映射這一步值得認(rèn)真對(duì)待。PCB工具里的布線層、地層、絲印層要分別映射到對(duì)應(yīng)金屬層上映射錯(cuò)了或者根本沒(méi)映射的層會(huì)在Layout里變成懸空對(duì)象仿真結(jié)果會(huì)帶上莫名其妙的寄生。導(dǎo)入后還要留意金屬連續(xù)性PCB工具導(dǎo)出的走線尤其是有弧線和45度角的走線經(jīng)常被拆成多段多邊形。如果相鄰兩段之間只有一條細(xì)到肉眼看不見(jiàn)的間隙Momentum會(huì)認(rèn)為它們是斷開(kāi)的。遇到這種情況我一般用多邊形合并功能把這些碎片合并成整體合完再選中邊界做一次連通性檢查。2.3 導(dǎo)入后必查單位、層映射與邊界寬度不管從哪個(gè)入口創(chuàng)建設(shè)計(jì)我都建議強(qiáng)制走一遍四查。這四查花不了兩分鐘卻能把后面襯底設(shè)置階段的大部分返工擋在門外。檢查項(xiàng)查什么怎么糾單位Layout單位是mil還是mm最小線寬是否和目標(biāo)一致不一致時(shí)做統(tǒng)一縮放層映射每個(gè)電氣對(duì)象是否都在正確的金屬層未指派層的對(duì)象移到正確層刪除懸空金屬金屬連續(xù)性過(guò)孔和走線是否真正連通相鄰多邊形有沒(méi)有微小間隙用多邊形合并修復(fù)碎片邊界空間設(shè)計(jì)邊緣到Layout視圖邊界的空白是否夠后續(xù)加Box/Waveguide不足時(shí)重新規(guī)劃布局區(qū)域提示邊界空間是個(gè)容易被忽略的點(diǎn)。很多人導(dǎo)入后看到圖形完整就直接進(jìn)襯底等到后面設(shè)置邊界盒時(shí)才發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)邊緣到盒壁已經(jīng)沒(méi)剩多少距離盒壁對(duì)近場(chǎng)的影響很大。正確做法是在物理設(shè)計(jì)階段就算好目標(biāo)頻段波長(zhǎng)留出足夠周邊區(qū)域。以貼片天線為例邊界壁到貼片邊緣留約四分之一波長(zhǎng)是常見(jiàn)起點(diǎn)。尺寸損耗點(diǎn)在導(dǎo)入導(dǎo)出過(guò)程中最隱蔽PCB工具里一條完整走線被拆成多段相鄰圖元間距如果小于網(wǎng)格單元Momentum容易把這段當(dāng)成斷開(kāi)。這個(gè)現(xiàn)象在窄帶濾波器上尤其明顯一根看似連續(xù)實(shí)則微斷的走線會(huì)讓S21出現(xiàn)一個(gè)完全不該存在的陷波。所以四查里“金屬連續(xù)性”我每次都不跳過(guò)。3. 襯底定義與Green函數(shù)求解仿真的地基與數(shù)據(jù)庫(kù)物理Layout就緒后下一步是定義襯底。Momentum里的“襯底”不是單純一塊介質(zhì)板而是電路所處介質(zhì)環(huán)境的總稱包含介質(zhì)的層數(shù)、每層的厚度和材料參數(shù)也包含金屬層的位置、厚度和導(dǎo)電率。襯底定義不完整Momentum不會(huì)讓你繼續(xù)往下走襯底定義不合理仿真跑完也是白跑。3.1 襯底結(jié)構(gòu)層數(shù)、介質(zhì)參數(shù)與層定位一個(gè)典型的雙層PCB襯底從上往下看依次是頂層走線層、介質(zhì)層、底層地平面。多層板則在介質(zhì)疊層中間再插入信號(hào)層、地層或電源層。Momentum的襯底編輯器會(huì)要求逐層填寫(xiě)厚度、相對(duì)介電常數(shù)和損耗角正切并指定各金屬層位于哪些介質(zhì)層之間。不要把介質(zhì)參數(shù)填完就不管金屬層的位置金屬層如果放錯(cuò)疊層順序參考距離一變傳輸線的特性阻抗會(huì)整體偏移。下面給一個(gè)典型參數(shù)參考表數(shù)值需要按你實(shí)際使用的板材替換層級(jí)厚度關(guān)鍵參數(shù)說(shuō)明頂層金屬35微米電導(dǎo)率約5.8e7 S/m走線層按實(shí)際銅厚填寫(xiě)介質(zhì)層0.8毫米常用板材類Dk約4.2損耗角正切約0.02決定特性阻抗和介質(zhì)損耗底層金屬35微米電導(dǎo)率約5.8e7 S/m完整地平面介質(zhì)損耗角正切為什么重要它在仿真里決定介質(zhì)對(duì)電磁能量的吸收能力對(duì)諧振結(jié)構(gòu)Q值影響很大。如果只看S參數(shù)幅度可能覺(jué)得變化不大但做濾波器時(shí)損耗角正切差一檔通帶插損就會(huì)差零點(diǎn)幾個(gè)dB這個(gè)差距足夠影響設(shè)計(jì)評(píng)審。3.2 金屬特性厚度、導(dǎo)電率與表面粗糙度金屬特性這一項(xiàng)很多人建模時(shí)只給一個(gè)“完美導(dǎo)體”然后直接求解。低頻確實(shí)影響不大但頻率往上升趨膚深度變小電流被擠到導(dǎo)體表面導(dǎo)體損耗上升。微波頻段常見(jiàn)的做法是給金屬層指定銅的導(dǎo)電率和實(shí)際厚度。如果用的是鋁、金或者合金導(dǎo)電率參數(shù)要換成對(duì)應(yīng)材料的數(shù)值。表面粗糙度是更精細(xì)的一項(xiàng)主要影響高頻段的導(dǎo)體損耗。Momentum里可以給金屬層設(shè)置表面粗糙度模型有些版本會(huì)要求輸入均方根粗糙度值。我一般不會(huì)一上來(lái)就加而是先跑一組光滑表面的結(jié)果再看S21在目標(biāo)頻段是否有異常插損。如果插損明顯偏大加上粗糙度重跑一次對(duì)比兩條曲線差值就能判斷當(dāng)前頻段下這個(gè)參數(shù)需不需要較真。遇到對(duì)插損敏感的設(shè)計(jì)這一步不能省。另外金屬厚度會(huì)輕微改變傳輸線的等效介電常數(shù)較厚的走線側(cè)壁會(huì)貢獻(xiàn)額外電容。對(duì)毫米波頻段來(lái)說(shuō)幾十微米的厚度差可能讓諧振頻率移動(dòng)幾十MHz。做天線和濾波器時(shí)盡量按實(shí)際銅厚填寫(xiě)。3.3 求解襯底Green函數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)與頻率范圍襯底定義完成后Momentum會(huì)先“求解襯底”這一步計(jì)算的是該疊層結(jié)構(gòu)下的Green函數(shù)?？梢源致岳斫鉃镚reen函數(shù)描述了這個(gè)介質(zhì)環(huán)境對(duì)一個(gè)單位源激勵(lì)的響應(yīng)它和具體版圖無(wú)關(guān)只跟介質(zhì)疊層有關(guān)。Momentum會(huì)把Green函數(shù)按頻率存進(jìn)數(shù)據(jù)庫(kù)后續(xù)正式仿真時(shí)反復(fù)調(diào)用。數(shù)據(jù)庫(kù)算一次就可以復(fù)用只要襯底參數(shù)不變后面的掃頻和網(wǎng)格變化都能直接使用這也是為什么流程里要先求解襯底而不是直接跑網(wǎng)格。求解襯底時(shí)要指定頻率范圍。這個(gè)范圍最好覆蓋后續(xù)全部仿真頻段我習(xí)慣把最高頻設(shè)到目標(biāo)工作頻率的1.2到1.5倍給可能出現(xiàn)的寄生諧振或高次模留余量。如果求解范圍比掃頻范圍窄Green函數(shù)在邊界附近可能插值不準(zhǔn)仿真結(jié)果在外推頻段會(huì)偏離真實(shí)響應(yīng)。要特別注意求解襯底和正式仿真的頻率計(jì)劃是兩套設(shè)置不能只改其中一個(gè)否則日志里看起來(lái)“求解成功”結(jié)果仍然不可信。襯底求解完成后能在工程文件里看到生成的數(shù)據(jù)庫(kù)文件。后續(xù)每次運(yùn)行仿真前我會(huì)檢查一下數(shù)據(jù)庫(kù)的求解頻率范圍和當(dāng)前頻率計(jì)劃是否匹配確認(rèn)后再進(jìn)下一步。4. 端口屬性與邊界條件激勵(lì)從哪里進(jìn)、場(chǎng)在哪里截止襯底解決后設(shè)計(jì)已經(jīng)是一個(gè)可以被求解的物理結(jié)構(gòu)了。但要得到S參數(shù)還需要兩個(gè)關(guān)鍵設(shè)置激勵(lì)從哪里進(jìn)端口橫向邊界在哪里截止Box或Waveguide。這兩個(gè)設(shè)置在流程上挨得很近卻經(jīng)常被人搞混。4.1 端口類型與擺放端口的作用是往電路里注入能量并采集返回信號(hào)。對(duì)微帶線常見(jiàn)做法是給走線末端加一個(gè)單端口參考地選地平面對(duì)差分走線則用差分端口。端口類型選錯(cuò)了仿出來(lái)的阻抗和實(shí)際測(cè)試對(duì)不上。比如把本來(lái)應(yīng)該由差分端口驅(qū)動(dòng)的結(jié)構(gòu)用兩個(gè)獨(dú)立單端口去仿真模式不對(duì)稱的問(wèn)題會(huì)被忽略結(jié)果里多出共模響應(yīng)。端口擺放位置比端口類型更考驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)。一個(gè)重要原則是端口不要放在電流分布變化很劇烈的位置。比如饋線拐角內(nèi)側(cè)、過(guò)孔正上方、貼片邊緣的縫隙附近這些位置的場(chǎng)都不穩(wěn)定端口加在這里相當(dāng)于在電路里額外塞了一小段不確定的寄生。我一般的做法是先找一段均勻走線區(qū)域把端口放在遠(yuǎn)離拐角至少三倍線寬的位置上。端口延伸長(zhǎng)度也需要控制。端口參考面定得太靠里相當(dāng)于截?cái)嗔艘欢伪緛?lái)應(yīng)該仿真的走線定得太靠外則會(huì)把一段額外走線算進(jìn)結(jié)果。微帶線端口延伸長(zhǎng)度取端口處線寬的3到5倍是常見(jiàn)起點(diǎn)。仿真時(shí)我會(huì)跑兩組不同延伸長(zhǎng)度的結(jié)果如果S參數(shù)變化很小說(shuō)明端口影響已經(jīng)降到可接受范圍如果變化大就要重新調(diào)整參考面位置。4.2 Box與Waveguide邊界默認(rèn)情況下Momentum會(huì)把襯底在水平方向當(dāng)成無(wú)限延伸的介質(zhì)。這對(duì)一些封閉電路問(wèn)題可以接受但當(dāng)天線輻射、腔體效應(yīng)、介質(zhì)截?cái)嘈枰紤]時(shí)就必須顯式添加邊界。Momentum提供兩種邊界形式Box是四堵垂直墻把襯底圍成一口箱子Waveguide是兩面墻從兩側(cè)切開(kāi)襯底。Box適合貼片天線、開(kāi)口結(jié)構(gòu)、需要觀察遠(yuǎn)場(chǎng)輻射的場(chǎng)景Waveguide適合長(zhǎng)條形走線、帶狀線等只需要約束兩個(gè)方向的結(jié)構(gòu)。選邊界類型的原則可以這樣理解如果結(jié)構(gòu)本質(zhì)上是輻射型的用Box把整個(gè)結(jié)構(gòu)和周圍介質(zhì)包住并設(shè)置合適的輻射邊界讓能量正確向外傳播如果結(jié)構(gòu)是傳輸線型的側(cè)面場(chǎng)泄漏集中在兩個(gè)方向用Waveguide約束反而更省資源。選錯(cuò)類型最典型的后果是天線的仿真結(jié)果里出現(xiàn)不存在的腔體諧振或者方向圖里多出奇怪旁瓣。邊界到結(jié)構(gòu)的距離也要檢查。邊界墻離走線太近墻體會(huì)反射近場(chǎng)S參數(shù)會(huì)出現(xiàn)周期性波紋離得太遠(yuǎn)網(wǎng)格量變大仿真時(shí)間成倍增加。常見(jiàn)調(diào)整套路是以四分之一波長(zhǎng)作為初始距離跑一次看結(jié)果把距離加大到半波長(zhǎng)再跑一次。如果兩組S參數(shù)曲線基本重合說(shuō)明邊界影響已經(jīng)足夠小。注意Waveguide是邊界類型不是端口類型。設(shè)置時(shí)別在端口列表里找二者在菜單里的位置不同功能也不同。4.3 Momentum組件與原理圖協(xié)同仿真當(dāng)端口和邊界都設(shè)置好后設(shè)計(jì)在Momentum環(huán)境里的獨(dú)立仿真已經(jīng)可以做。但如果你關(guān)心的是整個(gè)系統(tǒng)比如放大器輸入端一段走線會(huì)給匹配網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)多少寄生那就需要把Layout模型放回原理圖參與系統(tǒng)仿真。做法是把當(dāng)前Layout生成Momentum組件組件在原理圖里表現(xiàn)為一個(gè)帶編號(hào)端口的矩形塊仿真時(shí)Momentum引擎自動(dòng)被調(diào)用為這個(gè)組件生成S參數(shù)模型。這個(gè)功能的實(shí)際價(jià)值是把電磁仿真的精度和原理圖仿真的靈活性組合起來(lái)。系統(tǒng)里其他部分比如集總元件、有源器件模型仍然用原理圖里的標(biāo)準(zhǔn)模型只有敏感的關(guān)鍵走線、過(guò)孔和匹配結(jié)構(gòu)用Momentum電磁模型。這樣既不用把整個(gè)系統(tǒng)都搬進(jìn)電磁環(huán)境里跑又不至于讓理想互連模型掩蓋真實(shí)的寄生效應(yīng)。使用Momentum組件時(shí)要特別檢查端口編號(hào)和原理圖連接是否一一對(duì)應(yīng)。Layout里端口順序如果和組件引腳順序不一致系統(tǒng)仿真跑出來(lái)的結(jié)果會(huì)把端口接錯(cuò)而錯(cuò)誤往往只在具體頻段暴露出來(lái)。我每次在原理圖里放完Momentum組件會(huì)先做一次無(wú)源檢查把所有外部元件臨時(shí)換成理想直連看組件本身的S參數(shù)是否和獨(dú)立仿真時(shí)一致確認(rèn)后再接有源電路。5. 網(wǎng)格、頻率掃描與邊界設(shè)置常見(jiàn)問(wèn)題排查跑Momentum時(shí)間長(zhǎng)了就會(huì)發(fā)現(xiàn)真正耗時(shí)間的往往不是仿真本身而是排查那些“看起來(lái)設(shè)置都對(duì)結(jié)果卻不對(duì)”的問(wèn)題。下面三條是我遇到最多、也最容易讓新手卡住的坑按現(xiàn)象、原因、解決三部分寫(xiě)清楚。排查時(shí)建議按順序先看現(xiàn)象再動(dòng)參數(shù)不要同時(shí)改網(wǎng)格又改邊界否則你根本不知道是誰(shuí)把結(jié)果帶偏的。5.1 現(xiàn)象S參數(shù)曲線不光滑出現(xiàn)鋸齒或毛刺原因網(wǎng)格太疏解決局部加密關(guān)鍵邊緣現(xiàn)象很直接S11或S21曲線在某個(gè)頻段附近出現(xiàn)尖銳鋸齒曲線不圓滑稍微改一下頻率計(jì)劃毛刺位置還會(huì)跟著變。這種情況最常發(fā)生在走線邊緣、過(guò)孔周圍和貼片邊界因?yàn)檫@些位置電流密度變化劇烈網(wǎng)格單元沒(méi)能提供足夠的分辨率。原因也很明確網(wǎng)格太疏。Momentum用三角形和矩形單元把版圖離散化網(wǎng)格越疏對(duì)局部電流分布的近似越粗糙。默認(rèn)網(wǎng)格對(duì)很多規(guī)則結(jié)構(gòu)夠用但對(duì)高Q值諧振結(jié)構(gòu)、窄帶濾波器和開(kāi)槽天線這類對(duì)電流分布敏感的設(shè)計(jì)默認(rèn)值經(jīng)常不夠。解決方式不要一上來(lái)就全局加密那樣內(nèi)存和時(shí)間都吃不住。我的習(xí)慣是先鎖定問(wèn)題頻段把該頻段對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)算出來(lái)然后把走線邊緣和端口附近的網(wǎng)格單元邊長(zhǎng)設(shè)為波長(zhǎng)的十分之一到二十分之一其他區(qū)域保持默認(rèn)跑一次對(duì)比。如果鋸齒消失說(shuō)明問(wèn)題已經(jīng)解決。如果鋸齒還在再把網(wǎng)格細(xì)化一倍觀察S參數(shù)變化幅度。網(wǎng)格細(xì)化后結(jié)果變化小于一個(gè)可接受的小量說(shuō)明已收斂可以停止。這里的收斂判斷比單純看“網(wǎng)格夠細(xì)”更有用。5.2 現(xiàn)象自適應(yīng)頻率采樣擬合失敗曲線抖動(dòng)原因掃頻范圍過(guò)大或采樣點(diǎn)不夠解決分段掃頻并檢查采樣密度使用Adaptive Frequency Sample掃頻時(shí)容易遇到另一個(gè)典型問(wèn)題仿真日志提示擬合不收斂或者S參數(shù)曲線在部分頻段出現(xiàn)異常抖動(dòng)和用逐點(diǎn)掃頻得到的結(jié)果對(duì)不上。原因在于自適應(yīng)頻率采樣基于有理函數(shù)擬合模型。它先稀疏采樣一批頻點(diǎn)再用數(shù)學(xué)模型擬合出整個(gè)頻段響應(yīng)。如果掃頻范圍跨度太大頻帶里包含多個(gè)諧振峰或陡峭跳變稀疏采樣點(diǎn)很難同時(shí)覆蓋多個(gè)細(xì)節(jié)擬合模型就不穩(wěn)定。越是高Q值的窄帶結(jié)構(gòu)這個(gè)問(wèn)題越明顯。解決辦法是把掃頻范圍拆成多段每段只覆蓋一到兩個(gè)諧振峰逐段掃完后再合并結(jié)果。也可以在擬合失敗的頻段手動(dòng)增加采樣點(diǎn)數(shù)讓擬合曲線有足夠真實(shí)的頻點(diǎn)支撐。這里有個(gè)值得記下的經(jīng)驗(yàn)先做一次稀疏的逐點(diǎn)掃頻大致確定諧振點(diǎn)位置再針對(duì)諧振點(diǎn)附近加密采樣必要時(shí)再切回自適應(yīng)模式驗(yàn)證。我很少直接使用一個(gè)覆蓋幾個(gè)倍頻程的大范圍自適應(yīng)掃頻除非結(jié)構(gòu)本身平坦。5.3 現(xiàn)象對(duì)稱結(jié)構(gòu)的方向圖不對(duì)稱主瓣指向偏移原因襯底或邊界盒不對(duì)稱解決還原幾何對(duì)稱并檢查地平面完整性第三種問(wèn)題最隱蔽幾何結(jié)構(gòu)左右完全對(duì)稱但仿真出來(lái)的遠(yuǎn)場(chǎng)方向圖不對(duì)稱主瓣指向明顯偏離0度。網(wǎng)格剖分和頻率計(jì)劃都會(huì)讓人懷疑但真正的根源往往在建模階段。先說(shuō)常見(jiàn)原因。一是地平面不完整。貼片天線或微帶結(jié)構(gòu)下方的地平面如果被某個(gè)開(kāi)槽或過(guò)孔陣列破壞了一側(cè)回流路徑失去對(duì)稱性表面電流分布就會(huì)偏移。二是邊界盒不對(duì)稱。Box四面墻到結(jié)構(gòu)邊緣的距離如果左右不同墻對(duì)近場(chǎng)的反射就不對(duì)稱。三是金屬層有懸空碎片這些碎片可能來(lái)自外部導(dǎo)入時(shí)未合并的多邊形它們雖然不連接主電路但仍然會(huì)參與電磁耦合。解決思路是回到Layout窗口按順序檢查。先確認(rèn)地平面在結(jié)構(gòu)鏡像兩側(cè)的幾何完全一致再量Box四壁到結(jié)構(gòu)邊緣的距離是否相等最后用連通性檢查把懸空金屬塊找出來(lái)。對(duì)嚴(yán)格對(duì)稱的設(shè)計(jì)我建議直接以坐標(biāo)軸為鏡像中心重新生成一側(cè)幾何用鏡像復(fù)制命令生成另一側(cè)而不是手工繪制兩邊。這樣做能排除掉人為不對(duì)稱因素。排查次序看什么重點(diǎn)關(guān)注1Layout單位與層映射線寬和層位置是否和設(shè)計(jì)一致2襯底疊層與地平面介質(zhì)厚度、地平面完整性3端口位置與參考面端口是否處在場(chǎng)突變區(qū)4網(wǎng)格與采樣關(guān)鍵邊緣網(wǎng)格、自適應(yīng)擬合收斂性5邊界盒與對(duì)稱性四壁距離、幾何鏡像一致性排查過(guò)程里只改一個(gè)變量改完重跑一次。同時(shí)改網(wǎng)格和邊界或者同時(shí)改端口和襯底最后得到一條合理解釋的曲線也說(shuō)明不了問(wèn)題因?yàn)槟銦o(wú)法確認(rèn)是哪一步修復(fù)的。6. 結(jié)果驗(yàn)證與設(shè)計(jì)迭代從S參數(shù)到遠(yuǎn)場(chǎng)方向圖的落地習(xí)慣仿真跑完Momentum把結(jié)果保存成S參數(shù)和場(chǎng)數(shù)據(jù)。S參數(shù)在Data Display里可以直接查看S11、S21等曲線場(chǎng)數(shù)據(jù)則用于查看遠(yuǎn)場(chǎng)方向圖?？唇Y(jié)果不是只看曲線順不順眼我一般先把目標(biāo)頻段的諧振點(diǎn)位置、阻抗和插損讀出來(lái)再和設(shè)計(jì)指標(biāo)對(duì)標(biāo)然后判斷下一步是調(diào)整尺寸還是調(diào)整襯底。遠(yuǎn)場(chǎng)方向圖要重點(diǎn)看增益、主軸方向和前后比不要只盯著最大增益那一個(gè)數(shù)水平面的旁瓣和背瓣往往隱藏著地平面或邊界問(wèn)題。驗(yàn)證環(huán)節(jié)我習(xí)慣用網(wǎng)格無(wú)關(guān)性檢查落底。同一套襯底和邊界設(shè)置分別用默認(rèn)網(wǎng)格和加密網(wǎng)格跑一次對(duì)比目標(biāo)頻點(diǎn)的S參數(shù)。如果諧振頻率偏移小于1%幅度差小于0.2 dB左右說(shuō)明結(jié)果已經(jīng)收斂可以信任。差得明顯就繼續(xù)加密這一步比只看求解器是否報(bào)“收斂”更能反映真實(shí)一致性問(wèn)題。從那以后我每次跑Momentum都強(qiáng)制走一遍固定收尾記錄頻率計(jì)劃、寫(xiě)清襯底參數(shù)版本、留存網(wǎng)格設(shè)置和邊界尺寸把資料備齊再開(kāi)始改版。改版后翻車也能馬上把上一版設(shè)置調(diào)回來(lái)對(duì)照而不是靠記憶拼湊。仿真這件事后悔藥都是自己給自己留的。希望幫到你。本文還有配套的精品資源點(diǎn)擊獲取