平面三次元電磁界シミュレータのソネットはDXFファイルを読み取りあるいは、書き出すことができます。この機能はSonnet Lite Plusから上位の製品でお使いいただけます。
ここでは、dxfファイルをsonnetにインポートして、モデルを修正し、解析する様子をご紹介いたします。
DXFファイルのインポート
[File]-[Imprt]-[DXF..]を選ぶ
DXFファイルを選択
新しいプロジェクトにインポートするか既存プロジェクトにインポートするかの指定をすると
とりあえずDXFファイルを読み込んで、それから [Layers...]ボタンで
sonnetのどのレイアにインポートするかの指定をします。 (Sonnetのグレードによって層数の制限があります）
[Options..]ボタンでは、単位とか、円弧を何度で区切って多角形にするとかの 細かい指定ができます。dxfファイルはそれぞれのCADによって内部単位がインチかミリがわからないので色々試さなくてはならないでしょう。
[Import]ボタンでインポートできます。
この例では文字が中途半端に図形と認識されてます。 CADや、入力するときの図形の組み合わせによって、この例とは違った結果になることも多いでしょう。 3次元表示では一見きれいですが、セルサイズが大きすぎて斜めの線は隣と短絡しそうです。
モデルの修正と追加
必要な部分だけを残して、いらないパターンを消し、解析領域を小さくします。 ここでは、右下の4本のパターンが平行している部分に2ペアの差動信号を与えることを想定してみます。
解析領域を256x256分割してみます。 この例では セルサイズは0.196x0.122mmになります。
このくらいのセルサイズなら斜めの線も十分きれいです。 端子のランドの間に差動信号の出入り口となる信号源と負荷(ポート)を配置します。
この例ではdxfファイルの単位がinchだったので、 mmに直しておきます。
dxfファイルには層構造が記録されていませんから、 基板の厚さと誘電率、基板の上下の空間も定義します。
解析領域全体の様子です。これで、差動線路2ペアの伝送反射結合を調べることができます。
解析条件の設定と解析
解析周波数を3GHzまでに設定してみます。
speed/memoryのバランスは中央に
しかしこの設定ではメモリ使用量が90MBになってしまいました。 そこでセル数を128x128にしてみるとメモリ使用量は11MBになりました。 ソネットでは同じ問題でも設定次第でメモリ使用量が大幅に変ります。
セル数が少ないので、解析時間は一周波数あたりたった2秒でした。
解析結果の検討
S11はいわゆる反射で、このグラフからはせいぜい300MHz程度までしか使えない基板といえそうです。
このグラフは上と同じデータですが、終端インピーダンスを50Ωから150Ωに変えた場合の結果です。左上のZ0=150に注意してください。 通常はICや負荷にあわせて線路のインピーダンスを管理しますが、 このグラフでは線路のインピーダンスに合わせて負荷インピーダンスを変えてみたわけです。線路のインピーダンスと負荷インピーダンスを一致させれば、このグラフのように1.5GHzまで使えそうです。これが線路インピーダンスを管理する意味です。
しかしそれでも1.6GHzや2.3GHzでは何か良くないことがおきているのは明らかです。この現象は線路インピーダンスでは解決できませんし、回路シミュレータでなく、電磁界シミュレータでなければ再現しません。 (図は1.6GHzでの電流分布)