仿真技巧 | Ansys HFSS 3D Layout中設置邊界條件的方法

1、空氣盒子與輻射邊界

1) 不同于HFSS,在HFSS 3D Layout中,空氣盒子及其上的輻射邊界是默認存在的,不用專門添加。默認情況下不顯示空氣盒子,用戶可點擊菜單欄設置。Layout-Draw HFSS Air Box,如下:

仿真技巧 | Ansys HFSS 3D Layout中設置邊界條件的方法的圖1

2) 如果需要修改空氣盒子設置,點擊菜單欄HFSS 3D Layout--HFSS Extents…,彈出Set HFSS Model Extent界面。

仿真技巧 | Ansys HFSS 3D Layout中設置邊界條件的方法的圖2

仿真技巧 | Ansys HFSS 3D Layout中設置邊界條件的方法的圖3

? Open Region是否在空氣盒子表面使用輻射邊界或者PML邊界。勾選之后可選擇RadiationPML邊界。需要注意的是,PML邊界只適用于長方體,選擇PML邊界時,不要勾選Truncate model at ground Layers,且Horizontal Padding值必須大于0。

? Extents下方的各項設置決定空氣盒子的類型和填充。

? Type空氣盒子的形狀,Bounding Box表示長方體,Conformal表示與PCB形狀一致。

? Dielectric下的Horizontal表示PCB上的介質層向外的擴展因子。無單位時,表示按比例擴展,比例基準區XY中的較大值。有單位時,表示擴展的絕對長度。

? Airbox下的Horizontal控制空氣盒子表面在X,Y方向離PCB有多遠。擴展原則同上。

? Vertical PositiveNegative分別控制空氣盒子的上下表面里PCB有多遠。Sync被選中時,Negative將與Positive保持一致。

2、Layer Stack中的邊界條件設置

在Layer Stack中對于邊界條件的設置都位于Analysis區域,如下圖,包括Etch,Rough和Solver三個部分,對每一個金屬層,都可以指定這三項設置。

仿真技巧 | Ansys HFSS 3D Layout中設置邊界條件的方法的圖4

? Etch:控制本層的橫截面形狀。

Etch factor(蝕刻因子)定義如下:

etch_factor = layer_thickness / (bottom_dimension - top_dimension) / 2

當top值大于bottom時,蝕刻因子為負,top值小于bottom時,蝕刻因子為正。在HFSS中,只有信號層具有蝕刻因子,介質層和負信號層不具有信號因子。

仿真技巧 | Ansys HFSS 3D Layout中設置邊界條件的方法的圖5

? Rough:設置本層的金屬表面粗糙度。

金屬表面粗糙度與傳導損耗有關。其中Top,Bottom和Side的表面粗糙度都可以獨立設置。對于Groisse模型,可將表面粗糙度模型定義為值或變量,Groisse是傳統模型,不具有因果性,僅適用于頻域計算。最大阻抗倍增因子限制為2,對應高度拋光導體表面。傳統項目默認使用Groisse模型。對于Huray模型,還需要設置Nodule radius和Hall-Huray surface ratio。Huray模型具有因果性。

仿真技巧 | Ansys HFSS 3D Layout中設置邊界條件的方法的圖6

? Solver控制HFSS 3D Layout在低頻時對本層金屬的處理方法。

推薦使用DC thickness,并設置為Effective,可以在只使用面網格的情況下,準確計算金屬的低頻損耗。

仿真技巧 | Ansys HFSS 3D Layout中設置邊界條件的方法的圖7

文章來源于南京安世亞太,作者朱秀珍

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