Leiterplattentechnisch - Simulation der Leistung der Werkzeugsoftware PCB

Im Allgemeinen haben die Eigenschaften des Leiterplattenmaterials viel mit der Leistung der Endplatine (PCB) zu tun, insbesondere bei HF-/Mikrowellenfrequenzen. Die Parameter des Leiterplattenmaterials, wie dielektrische Konstante (Dk), Dissipationsfaktor (Df) und sogar die Dicke des Materials beeinflussen verschiedene Übertragungsleitungen (wie: Mikrostreifenleitung, Streifenleitung, koplanare Wellenleiter) in Hochfrequenzschaltungen Leistung. Glücklicherweise gibt es eine einfache und effiziente Werkzeugsoftware, die die Leistung verschiedener Hochfrequenz-Übertragungsleitungen vorhersagen und auf verschiedenen Leiterplattenmaterialien verarbeitet werden kann. Dies ist die Mikrowellen-Impedanz-Berechnungssoftware (MWI), die von Rogers Corporation bereitgestellt wird.

Die Software kann auf jedem PC installiert werden, auf dem das Betriebssystem Microsoft Windows 10 (OS) ausgeführt werden kann, und sie kann auch von der Website aus ausgeführt werden. Die neueste Version der Software, MWI-2019, verwendet geschlossene Gleichungen und berechnet die Leistung einer bestimmten Übertragungsleitung basierend auf den Unterschieden in verschiedenen Parametern der grundlegenden Leiterplattenmaterialien (wie Dk, Dicke und andere Materialparameter). Entsprechend verschiedenen Materialeigenschaften kann die Software auch verschiedene Leistungs- und Arbeitsparameter der Übertragungsleitung berechnen, einschließlich: charakteristische Impedanz, Verlust und Qualitätsfaktor (Q), usw. Die Software ermöglicht es Benutzern, verschiedene Platinen aus der Leiterplattenmaterialbibliothek auszuwählen und Berechnungen durchzuführen, die auf verschiedenen Hochfrequenz-Übertragungsleitungstechnologien basieren, einschließlich Mikrostreifenleitung, Stripline, geerdeter koplanarer Wellenleiter (GCPW), randgekoppelter Mikrostreifen und kantengekoppelter Streifen Stripline (oder Differentialpaarstripline) und breitseitige gekoppelte Stripline.

Die geschlossene Gleichung der Software kann eine sehr genaue Simulation liefern, die auf einer großen Menge von Testdaten auf einigen verwendeten Übertragungsleitungen basiert. In den meisten Fällen sind die Simulationsergebnisse für ein bestimmtes Leiterplattenmaterial und eine bestimmte Übertragungsleitungstechnologie sehr konsistent mit den tatsächlichen Messergebnissen der tatsächlich verarbeiteten Übertragungsleitung auf dem Vektor-Netzwerkanalysator (VNA). Speziell für einige der am häufigsten verwendeten Übertragungsleitungen, wie: Microstrip, Stripline und geerdeter coplanarer Wellenleiter (GCPW).

Schnelle Laufgeschwindigkeit

Die Werkzeugsoftware MWI-2019 hat viele Vorteile. Neben der kostenlosen Nutzung und der hohen Präzision auf gewöhnlichen PCs ist eine der bemerkenswerten Eigenschaften die effiziente Betriebsgeschwindigkeit. Bei der Simulation von Übertragungsleitungen verschiedener Leiterplattenmaterialien kann die Simulation mehrere Stunden dauern, wenn andere kommerzielle dreidimensionale Vollwellen-elektromagnetische Feldsimulationssoftware (EM) verwendet wird. Die ursprüngliche Absicht der MWI-2019 Software war jedoch, schnell und effizient auf einem normalen PC laufen zu können. Grundsätzlich kann die Software nach Einstellung der relevanten Parameter, solange Sie die Schaltfläche "Berechnen" der Software drücken, genaue Simulationsergebnisse fast sofort liefern.

Natürlich kann EM-Feldsimulationssoftware in der Regel dreidimensionale Vollwellenberechnungen liefern, die viel höhere Genauigkeit als bequeme freie Software wie MWI-2019 bieten können, auf Kosten einer längeren Simulationszeit. MWI-2019 soll jedoch keine EM-Feldsimulationssoftware ersetzen. MWI-2019 Software kann sehr nützliche und zuverlässige Referenzergebnisse liefern. Sein schneller Berechnungsvorteil kann Schaltungsdesigningenieuren helfen, den DK-Wert, die Dicke und die Dicke des Leiterplattenmaterials korrekt und schnell auszuwählen, wenn verschiedene Übertragungsleitungsschaltungen in sehr kurzer Zeit entworfen werden. Bestimmen Sie die Indikatoren für andere Leiterplattenmaterialien. Für eine bestimmte Hochfrequenz-Übertragungsleitungstechnologie und Schaltungsdesign ermöglicht die Simulationsgeschwindigkeit von MWI-2019 Ingenieuren, die besten Schaltungsparameter unter einer Vielzahl von Leiterplattenmaterialien zu finden. Wenn eine höhere Simulationsgenauigkeit erforderlich ist und genügend Rechenzeit zur Verfügung steht, können Ingenieure EM-Feldsimulationssoftware verwenden, um jederzeit verfeinerte Simulationsergebnisse zu erzielen.

MWI-2019 Software kann die Leistung von Übertragungsleitungen auf verschiedenen Leiterplattenmaterialien schnell vergleichen, sodass Benutzer zwischen mehreren Materialien vergleichen und wählen können. Zum Beispiel: Wie wird der Übertragungsleitungsverlust der Microstrip-Schaltung durch verschiedene Leiterplattenmaterialien bei unterschiedlichen Frequenzen beeinflusst? Beim Ändern von Leiterplattenmaterialien verwendet die Software die engste Standardstärke jedes Materials und den besten Kupferfolientyp für jedes Material, um den Vergleich zu vereinfachen. Wenn der Benutzer daran interessiert ist, einige spezifische Parameter des Materials zu analysieren und zu vergleichen (wie Dk und Dicke), kann die Software diese Standardwerte auch ändern, um dem Benutzer zu ermöglichen, die Einstellungen anzupassen.

Zuverlässige Berechnungsgenauigkeit

Obwohl die Simulationsgeschwindigkeit schnell ist, kann MWI-2019 durch die spezifische geschlossene Gleichung und Modelloptimierung der Übertragungsleitung immer noch sehr genaue Simulationsergebnisse liefern. Der Benutzer kann die standardmäßigen Standardmaterialparameter verwenden, die in der Software eingebaut sind, oder durch Feinabstimmung der Leiterplattenmaterialparameter (einschließlich des Designs Dk, Dicke und sogar der Definition von Kupferdrähten), um die Übertragungsleitungsschaltung und Materialien zu simulieren (MWI-2019 enthält eine Vielzahl von Kupferoberflächenrauhigkeitsmodell). Vor der Durchführung von Übertragungsleitungsanalysen und Berechnungen auf Leiterplattenmaterialien ermöglicht die Software Benutzern, die StandardStandardwerte zu ändern und ihre eigenen Werte einzugeben, um benutzerdefinierte Berechnungen auf den Frequenzen durchzuführen, um schnell zu untersuchen, wie verschiedene Übertragungsleitungen je nach Material und Frequenz variieren. Die Wahlmöglichkeiten variieren.

Wenn der Benutzer das Leiterplattenmaterial von MWI-2019 sowie die Dicke des Leiterplattenmaterials und die Arbeitsfrequenz auswählt, findet die MWI-2019-Software den spezifischen spezifischen Dk aus einer Vielzahl von Materialparameter-Datenbanken (entsprechend der Dicke des Materials oder der Z-Achse) ermittelt. Diese Dk-Werte werden aus tatsächlichen Messungen basierend auf der Frequenz verschiedener Materialien gewonnen. Die Datenbank des Dk-Werts jedes Materials variiert mit der Frequenz wird basierend auf der tatsächlichen Messung von Hunderten von Schaltungen erstellt, die mit verschiedenen Frequenzen und verschiedenen Dicken von Leiterplattenmaterialien getestet wurden. Diese Design-Dk-Werte können auch in einem breiten Frequenzbereich verwendet werden: Die neueste Version des Software-Designs Dk value eignet sich für Frequenzen von 100 MHz bis 110 GHz und unterstützt 60 GHz und höher. Zum Beispiel: aufkommende 5G-Millimeterwellenanwendungen, Mobilfunknetze, Kfz-Radar-Sicherheitssysteme usw. Im Vergleich zur früheren Version der Software enthält MWI-2019 auch mehr Optionen für Leiterplattenmaterialien sowie eine große Anzahl entsprechender Design-Dk-Datenbanken und Übertragungsleitungsmodelle, die für Materialien optimiert wurden.

Die beiden am häufigsten verwendeten Hochfrequenz-Übertragungsleitungen, nämlich Microstrip Line und Strip Line, sind auch die beiden genauesten Modelle in MWI-2019. Nach den Simulationsergebnissen der Software ist der tatsächliche Messwert der Übertragungsleitung, die auf dem tatsächlichen Leiterplattenmaterial verarbeitet wird, fast identisch mit dem Simulationswert. Für andere Arten von Übertragungsleitungen, wie kantengekoppelte Mikrostreifen und kantengekoppelte Stripline, obwohl es keine große Menge an Messdaten gibt, um die Wiederholbarkeit und Genauigkeit der Simulation zu verbessern, liefern das Modell und die geschlossene Gleichung auch sehr genaue Ergebnisse.