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仿真技巧 | Ansys HFSS 3D Layout 端口設置(上)
Ansys HFSS 3D Layout中,端口類型按照外形劃分,主要有三種:Edge類型端口,同軸類型端口和Circuit端口。其中Edge類型端口主要用于走線和矩形焊盤位置的端口設置;同軸類型端口主要用于Solder Ball和圓形焊盤等位置的端口設置;Circuit端口主要用于集總器件或者S參數模型的連接。
1、在端口的建立方法上,HFSS 3D Layout和HFSS不同。HFSS中需要用戶自己繪制端口的形狀,然后定義為Wave Port或Lumped Port,而在PCB上定義端口時,用戶需要準確計算PCB疊層之間的距離以保證端口邊緣與上下疊層對齊,因此在HFSS中定義PCB端口過程較為繁瑣。在HFSS 3D Layout中,用戶不再需要自己繪制,可以通過軟件上的選擇和設置來完成,端口建立過程十分簡單。
2、Port建立完成之后,點擊該Port,在屬性窗口中會顯示它的EM Design信息,可以修改調整Port的屬性,包括類型、大小、參考面等。
HFSS 3D Layout的Edge端口和同軸端口是按照外形劃分的,從本質上講,它們都屬于HFSS中的Wave Port或Lumped Port,在HFSS 3D Layout中設置端口的時候也要考慮到這兩種端口的特征和適用場景,選擇最合適的端口。用戶可在屬性窗口中修改端口類型,點擊上圖中的HFSS Type參數,不同情況下可能會出現Gap、Wave、Circuit等選項。Gap就是Lumped Port,Wave是Wave Port,Circuit表示Circuit端口。若從Gap修改為Wave,端口大小會發生變化。
展開 仿真技巧 | Ansys HFSS 3D Layout 端口設置(下)
Ansys HFSS 3D Layout中,端口類型按照外形劃分,主要有三種:Edge類型端口,同軸類型端口和Circuit端口。其中Edge類型端口主要用于走線和矩形焊盤位置的端口設置;同軸類型端口主要用于Solder Ball和圓形焊盤等位置的端口設置;Circuit端口主要用于集總器件或者S參數模型的連接。
同軸類型端口設置:
同軸類型的端口主要用于批量設置器件引腳的端口,如BGA器件等,也可以在過孔處設置端口。由于器件一般包含多個引腳,如果每個端口都需要單獨 ,工作量較大。因此對于多引腳的器件,設置端口的基本思路是:在器件上方或者下方生成PEC平面,各引腳通過生成solder ball與PEC平面相連,然后在信號引腳的solder ball上建立同軸端口,參考為PEC平面。其它參考引腳(如GND)的solder ball保持與PEC連接,這樣所有的參考信號引腳都通過PEC面短路了起來,形成了一個良好的參考面。基于這樣的思路,HFSS 3D Layout提供了能夠快速設置器件引腳的同軸端口的方法。
首先查看端口的器件類型是否為IC,如果不是IC,最好修改為IC,這一步可以在Components窗口中完成。
然后選中該器件,在屬性菜單中點擊Model Info,會彈出Component Model窗口。
Component Model中可以設置要生成的solder ball的屬性,形狀、直徑和高度等。點擊確定完成solder ball設置。
完成之后的器件如下:
各個管腳都生成了solder ball,同時生成了PEC參考面。
展開 仿真技巧 | Ansys Fluent關于操作條件的設置
Ansys Fluent中的操作條件(Operating Conditions)并不在左側結構樹中進行設置,是很多用戶容易忽略的一個地方,而操作條件沒有設置好或者是理解不夠,會造成計算誤差變大、出現一些看似“奇怪”的結果。
在Ansys Fluent中Ribbon欄里,通過Define標簽頁下的Operating Conditions中可以進入設置。操作條件對話框中顯示需要設置2個條件,分別是壓力和重力。
1、壓力中可以設置浮動操作壓力、操作壓力、參考點位置
Operating Pressure,Fluent計算都是通過表壓進行的,也就是必須要設置一個操作壓力。總壓等于操作壓力加上表壓:
對于低馬赫數的可壓縮流動中,流場中涉及到的表壓的計算通常比總壓小很多,在壓降整體較小的時候,采用總壓計算會造成較大的舍入誤差,對于不可壓理想氣體而言,操作壓力直接參與到流動介質的密度計算,設置合理的操作壓力能保證密度的正確計算。
在高雷諾數的可壓縮流中,操作壓力不是那么重要,因為整體的壓降太大,舍入誤差的影響很小,所以在這類問題中使用總壓來進行計算,也就是操作壓力設置為0。
操作壓力的選擇基于馬赫數以及流體介質密度的計算方式,下表給出操作壓力推薦的設置場景:
Floating Operating Pressure(未在對話框中顯示) 用于計算瞬態可壓縮流,在計算過程中調整區域內的參考壓力,這個選擇對于計算域內存在壓力整體增大的時候是有效的,典型應用的例子包括氣體在封閉區域的燃燒和加熱,氣體泵入密閉空間中。
展開 仿真技巧 | Ansys HFSS 3D Layout中設置邊界條件的方法
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。
? 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。
? 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。
? 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。
文章來源于南京安世亞太,作者朱秀珍
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Ansys Speos | 視覺模擬仿真中,Natural Light 易被忽略的參數設置
如果忘記修改natural light中的with sky為false,依然時true激活的狀態,那么仿真natural light 和environment的共同結果將會出現natural light的天空和environment與黑色地面作用的場景。
現在我們知道了在使用natural light仿真中出現的一些特殊狀況,如何修改視角調整天空和地面的大小,如何natural light和environment配合使用,當然最重要的是,當出現本文中任何一種狀況,可以調整sensor或者natural light的參數進行合適的人眼視場和場景條件。
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