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Home > ANSYS SIwave教學> SIwave and HFSS Correlation with Roughness

 

本文以SIwave v6與HFSS v14來模擬10 inches長的differential pair，藉此例說明HFSS模擬很長的傳輸線結構(均勻截面)該怎麼做比較好，也順便說明roughness model對S-parameter的影響。

  1. SIwave：10000mils microstrip without roughness

  2. SIwave：10000mils microstrip with roughness

  3. HFSS：10000mils microstrip without roughness and without wave port de-embedded (wrong)

  4. HFSS：10mils microstrip without roughness and with 9990mils wave port de-embedded

  5. HFSS：10mils microstrip with roughness, real thickness, and 9990mils wave port de-embedded

  6. 問題與討論

    6.1 為何step4.2的結果，S11在高頻出現些微誤差?

  1. SIwave：10000mils microstrip without roughness 

SIwave v7 result：結果正確

SIwave2014 result (wrong)：S11在12~20GHz區間凹陷不合理 ，此問題是R15解梯形截面才會遇到

work around的辦法是：取求解的最高頻寬遠大於所需的有效頻寬，把出問題的頻段推出我們在意的頻寬範圍

SIwave2016 result： 結果正確，問題在R17已修正

  1. SIwave：10000mils microstrip with roughness 

Use low loss Huray model for roughness

Using SIwave v7.0 to solve trace with "Trapezoid" cross section will get smaller S11 than SIwave v6.0 and HFSS.

  1. HFSS：10000mils microstrip without roughness and without wave port de-embedded (wrong) 

3.1 仿Polar的SM layer結構，且Delta S=0.1

3.2 仿Polar的SM layer結構，且Delta S=0.01

3.3 仿SIwave的SM layer結構，且Delta S=0.1

對於10000mils(10 inch)這麼長的結構，並不適合直接在HFSS跑，因為要得到夠精確收斂的值，需要極大的RAM size與時間；反之，如果Delta S設的不夠小，則跑出的S-parameter會與step1的模擬結果差很大。

建議的作法，是在HFSS內只建一小段長度的傳輸線，其餘用wave port de-embedded推出即可。

  1. HFSS：10mils microstrip without roughness and with 9990mils wave port de-embedded 

4.1 Use Finite Conductivity BC (wrong)

Finite conductivity BC無法表現梯形截面的傳輸線

4.2 Use Real Thickness and Set Delta S=0.0001

  1. HFSS：10mils microstrip with roughness, real thickness, and 9990mils wave port de-embedded 

5.1 Use Finite Conductor (wrong)

5.2 Use Real Thickness, Huray roughness on top surface, and Set Delta S=0.0001

只要delta S設的夠小，與Step1的SIwave模擬結果：S21在4GHz差0.22dB，在12GHz處差0.7dB。是HFSS此例中斜坡面沒設定roughness所造成的

5.3 Use Real Thickness, Huray roughness on top and slanted surface, and Set Delta S=0.0001

只要delta S設的夠小，與Step1的SIwave模擬結果幾乎一樣：S21在4GHz差0.06dB，在12GHz處差0.2dB。

  1. 問題與討論 

6.1 為何step4.2的結果，S11在高頻出現些微誤差?

Ans：誤差主要兩個來源

一是太長的wave port de-embedded原本就會在高頻引入些許誤差。Refer to here

二是此例的S11值極小，若要得到足夠的數值精度，HFSS的solution frequency要再設高一些，refine mesh次數再多一些