Technologie PCB - Outils logiciels simulation de performance PCB

En général, les propriétés du matériau de la carte ont beaucoup à voir avec les propriétés de la carte de circuit final (PCB), en particulier aux fréquences RF / micro - ondes. Les paramètres du matériau de la carte, tels que la constante diélectrique (DK), le facteur de dissipation (DF), et même l'épaisseur du matériau, affectent les performances des différentes lignes de transmission (telles que: lignes microruban, lignes ruban, guides d'ondes coplanaires) dans les circuits haute fréquence. Heureusement, il existe un outil logiciel simple et efficace qui prédit les performances de différentes lignes de transmission haute fréquence et les traite sur différents matériaux de carte, et c'est le logiciel de calcul d'impédance micro - ondes (MWI) offert par Rogers.

Le logiciel peut être installé sur n'importe quel ordinateur personnel (PC) qui peut exécuter le système d'exploitation Microsoft Windows 10 (OS) ou à partir d'un site Web. La dernière version du logiciel MWI - 2019 utilise des équations fermées et calcule les performances d'une ligne de transmission spécifique en fonction des différences dans divers paramètres du matériau de base de la carte, tels que DK, épaisseur et autres paramètres du matériau. En fonction des différentes caractéristiques des matériaux, le logiciel peut également calculer différents paramètres de performance et de fonctionnement de la ligne de transmission, notamment: impédance caractéristique, pertes et facteur de qualité (q), etc. Le logiciel permet à l'utilisateur de sélectionner différentes cartes à partir d'une bibliothèque de cartes de circuits et d'effectuer des calculs basés sur diverses technologies de lignes de transmission à haute fréquence, y compris les lignes microruban, les lignes ruban, les guides d'ondes coplanaires à la Terre (gcpw), les microrubans couplés par bord, Les lignes ruban couplées par bord (ou les lignes ruban à paire différentielle) et les lignes ruban couplées par bord large.

Les équations fermées du logiciel peuvent fournir des simulations très précises, basées sur de nombreuses données de test sur certaines des lignes de transmission utilisées. Dans la plupart des cas, les résultats simulés pour un matériau de carte donné et pour une technologie de ligne de transmission donnée sont très cohérents avec les mesures réelles de la ligne de transmission réellement traitée sur l'analyseur de réseau vectoriel (vna). En particulier pour certains des types de lignes de transmission les plus couramment utilisés tels que: lignes microruban, lignes ruban et guides d'ondes coplanaires à la masse (gcpw).

Vitesse de fonctionnement rapide

Le logiciel d'outillage MWI - 2019 présente de nombreux avantages. En plus de la possibilité d'atteindre une haute précision gratuitement sur un PC normal, l'une de ses caractéristiques distinctives est sa vitesse de fonctionnement efficace. Lors de la simulation de lignes de transmission de différents matériaux de carte de circuit imprimé, la simulation peut prendre plusieurs heures si d'autres logiciels commerciaux de simulation de champ électromagnétique (EM) 3D à ondes complètes sont utilisés, même avec des PC à la pointe de la technologie. Cependant, l'intention initiale du logiciel MWI - 2019 était de pouvoir fonctionner rapidement et efficacement sur un PC normal. Fondamentalement, après avoir défini les paramètres pertinents, le logiciel peut donner des résultats de simulation précis presque immédiatement, en appuyant simplement sur le bouton "calculer" du logiciel.

Bien sûr, les logiciels de simulation de champ em peuvent généralement fournir des calculs 3D en ondes complètes, ce qui peut fournir une précision beaucoup plus élevée que les logiciels libres pratiques tels que MWI - 2019, mais au prix de simulations plus longues. Mais le MWI - 2019 n'est pas destiné à remplacer le logiciel de simulation de terrain em. Le logiciel MWI - 2019 peut fournir des résultats de référence très utiles et fiables. Ses avantages de calcul rapide peuvent aider les ingénieurs de conception de circuits à choisir correctement et rapidement la valeur DK, l'épaisseur et l'épaisseur du matériau de la carte lors de la conception de différents circuits de ligne de transmission en très peu de temps. Déterminer les indicateurs des autres matériaux de la carte. Pour une technologie de ligne de transmission haute fréquence et une conception de circuit donnée, les vitesses analogiques du MWI - 2019 permettent aux ingénieurs de trouver les meilleurs paramètres de circuit dans un grand nombre de matériaux de carte. Lorsqu'une précision de simulation supérieure et un temps de calcul suffisant sont nécessaires, les ingénieurs peuvent toujours utiliser le logiciel de simulation de terrain em pour rechercher des résultats de simulation plus précis.

Le logiciel MWI - 2019 permet de comparer rapidement les performances des lignes de transmission sur différents matériaux de carte, permettant aux utilisateurs de comparer et de choisir entre plusieurs matériaux. Par exemple: comment les pertes de ligne de transmission d'un circuit microruban sont - elles affectées par différents matériaux de carte à différentes fréquences? Lors du remplacement des matériaux de la carte, le logiciel utilisera l'épaisseur standard la plus proche pour chaque matériau et le meilleur type de feuille de cuivre pour chaque matériau afin de simplifier la comparaison. Si l'utilisateur est intéressé par l'analyse et la comparaison de certains paramètres spécifiques du matériau (tels que DK et l'épaisseur), le logiciel peut également modifier ces valeurs standard par défaut pour permettre à l'utilisateur de personnaliser les paramètres.

Précision de calcul fiable

Malgré la rapidité des simulations, le MWI - 2019 peut toujours fournir des résultats de simulation très précis grâce à des équations de fermeture spécifiques et à l'optimisation du modèle pour les lignes de transmission. Les utilisateurs peuvent simuler les circuits et les matériaux des lignes de transmission à l'aide des paramètres de matériau standard par défaut intégrés dans le logiciel ou en ajustant les paramètres de matériau de la carte, y compris la conception DK, l'épaisseur et même la définition du fil de cuivre (le MWI - 2019 contient divers modèles de rugosité de surface en cuivre). Avant d'effectuer l'analyse et le calcul de la ligne de transmission sur le matériau de la carte, le logiciel permet à l'utilisateur de modifier les valeurs par défaut et d'entrer ses propres valeurs pour effectuer des calculs personnalisés sur les fréquences d'intérêt, ce qui permet d'explorer rapidement comment les différentes lignes de transmission varient en fonction du matériau et de la fréquence. Les choix varient.

Lorsque l'utilisateur sélectionne le matériau de la carte PCB à partir du MWI - 2019, ainsi que l'épaisseur et la fréquence de fonctionnement du matériau de la carte, Le logiciel MWI - 2019 trouve des DK spécifiques à partir d'une vaste base de données de paramètres de matériaux établie (en fonction de l'épaisseur ou de l'axe Z du matériau). Ces valeurs de DK sont obtenues à partir de mesures réelles en fonction de la fréquence des différents matériaux. Une base de données des variations des valeurs de DK en fonction de la fréquence pour chaque matériau a été établie à partir de mesures réelles de centaines de circuits testés sous différentes fréquences et épaisseurs de matériaux de carte. Ces valeurs Design DK peuvent également être utilisées dans une large gamme de fréquences: la dernière version du logiciel Design DK est disponible pour les fréquences de 100 MHz à 110 GHz et prend en charge les fréquences de 60 GHz et plus. Par exemple: les applications émergentes d’ondes millimétriques 5G, les réseaux de communication cellulaire, les systèmes de sécurité Radar automobiles, etc. le MWI - 2019 comprend également plus d’options de matériaux de carte que les versions précédentes du logiciel, ainsi qu’un grand nombre de bases de données DK et de modèles de lignes de transmission optimisés pour les matériaux.

Les deux lignes de transmission à haute fréquence les plus utilisées, la ligne microruban et la ligne ruban, sont également les deux modèles les plus précis du MWI - 2019. Selon les résultats de simulation fournis par le logiciel, les mesures réelles des lignes de transmission traitées sur le matériau réel de la carte sont pratiquement identiques aux valeurs simulées. Pour d'autres types de lignes de transmission, telles que les lignes microruban à couplage de bord et les lignes ruban à couplage de bord, bien qu'il n'y ait pas beaucoup de données de mesure pour améliorer la répétabilité et la précision des simulations, les modèles et les équations fermées fournissent également des résultats très précis.