Nauwkeurigheid en fout in EM-analyse stripeline de benchmark -

[loucy]

In een recente post,
Dr Rautio beloofd om ons wat meer inzicht in de fout / acurracy van EM solvers in het algemeen en de dunne / dikke stripeline benchmark probleem in het bijzonder.

Het volgende is mijn 'qestions', zoals verschenen onder een andere topic "Verschil tussen 2.5D en 3D-simulatie-instrumenten":

---------------
Oa
Dr Rautio moet worden verwezen naar de striplijn benchmark probleem waarvoor wij interessant vinden en indrukwekkende details over Sonnet website.Iedereen die met behulp van EM solvers niet mag missen.

In de referentie-lijst (Sonnet op
de website), er zijn twee documenten (brieven in een column over de MIC-simulatie in IJMMW), waarvan de titels suggereren sommige uitwisseling met Zeeland over het probleem.Ik denk dat moet erg interessant, maar helaas ik heb geen toegang tot die delen van het Journal.Ik zou dat zeer op prijs stellen als
Dr Rautio of iemand anders kan na de relevante materialen hier.

Ik merk dat EM3DS biedt een voorbeeld op simulatie van dikke striplijn, die zie ik niet besproken Sonnet op
de website.Uiteraard het doel van dit voorbeeld is om de juistheid van EM3DS '3D-model.De dirigent is echter perfect, dus ook de stromingen verblijf op het oppervlak en de reuslt van dat voorbeeld niet te veel zeggen over het 3D-model.Het zou heel interessant om te vergelijken met de resultaten voor een dikke lossy stripeline tussen Sonnet en EM3DS.

 

[Cheng]

Na Jim Rautio
de suggestie we verhuizen naar een mooi nieuw onderwerp acht ik zeer nuttig voor iedereen die betrokken is bij de EM werkelijkheid.Ik volg de laatste suggestie van dr. Rautio en na mijn laatste bericht hier.Niet zeker weet hoe relevant is dat laatste bericht, maar ik wilde niet zwellen het onderwerp met mijn langere berichten, maar toch moet er een behoefte zal ik repost mijn eerdere opmerkingen over 2.5D versus 3D discussie zoals onze vorige bespreking.Mijn laatste bericht volgt:
__________________________________________________________________
Loucy ik het met u eens dat een goede vergelijking zou zijn om de dikke lossy striplijn en andere structuren met Em3DS, Sonnet en eventueel anderen.Ik kan lopen het Em3DS sim en huidige resultaten hier als iemand die geïnteresseerd is.maar we hebben geen toegang tot Sonnet, dus iemand anders zou moeten lopen, dat deel uitmaakt.
Laat het me weten.

Met vriendelijke groet,

Cheng

PS Ik kan ook lopen 2.5D modus (em3ds) en vergelijk te dienen die van belang zijn voor iedereen.

 

[Rautio]

Laten we beginnen met Loucy
de suggestie van de norm striplijn.Bijgevoegd is een Excel spreadsheet die beide enkele en gekoppeld (op het tweede werkblad) striplijn.Er is een exacte oplossing voor verliesloze oneindig dunne striplijn die wordt berekend op ongeveer 8 decimalen.Zo (even en oneven voor de gekoppelde geval), S-parameters, en Z-parameters worden berekend.

Het idee is het analyseren van een striplijn van bekende afmetingen met een bekende exacte resultaat.Begin met een grove, snel meshing en daarna achtereenvolgens de meshing verfijnen.Bij voorkeur de cel maat gesneden in de helft van elk moment.Dit kan gedaan worden voor zowel het oppervlakte-en volume meshing codes.Het basisidee is beschreven in

JC Rautio, "een Ultra-High Precision Benchmark voor de validatie van Planar Elektromagnetische Analyses," IEEE Tran.Microwave Theory Tech., Vol.42, nr. 11,
november 1994, pp.2046-2050.

U kunt het op IEEE Xplore, of kan ik e-mailadres dat u kopieën van deze of enige papers heb ik geschreven, ook die welke Loucy genoemd.De bovenstaande papier vrijwel dekt het allemaal.

Een van de dingen die belangrijk is om te weten is dat de meeste van de fout in Zo is het gevolg van cel breedte.Cel lengte meestal invloed fout in snelheid van de voortplanting.Echter, er is enige verbinding tussen de twee.Tenzij de cel lengte wordt gehouden echt klein is, kan annuleren als gevolg van cel breedte.Wanneer dit gebeurt per ongeluk, de fout convergentie is niet monotonic zoals u krimpen cel breedte, het schommelt over de juiste waarde.Als een onethische onderzoeker realiseert dit gebeurt, dan kunnen ze selectief kiezen cel breedte / lengte combinaties die profiteren van deze.Zij repoirt dan alleen het goede en gooi de slechte.Ik
heb eigenlijk gezien dit gebeuren.Als u zeer grote cel maten als het hebben van zeer kleine fout, dit is waarschijnlijk wat er gebeurt.

Om ervoor te zorgen dat dit gebeurt, altijd wel een kleine cel lengte, start met een grote cel breedte en waarnemingspunt Zo als je cel breedte snijden in de helft.Als alternatief voor een 50 Ohm lijn, kunt u waarnemingspunt S11 mag voor een lijn precies 1 / 4 golflengte lang.In dit geval mag S11 is ongeveer gelijk aan het percentage fout in zo.

Zoals opgemerkt in het bovenstaande papier, de snelheid van de vermeerdering fout dreigt te worden evenredig met het kwadraat van de lengte cel in termen van golflengten, terwijl Zo fout lijkt evenredig te zijn aan de cel breedte in termen van de lijndikte.Het tweede item laat zien waarom de gemeenschappelijke verklaring dat "de cel grootte moeten worden met betrekking tot kleine golflengte" is onvoldoende.

Enkele basisregels als u wilt presenteren vergelijkende gegevens:

1) Als u een gevestigd belang bij het resultaat (dat
wil zeggen, u werkt voor een leverancier, zoals ik), die u op uw eer om ons te vertellen.Laten we geen spelletjes spelen op deze een, mensen.

2) U dient uw familielid vaardigheidsniveau met elk instrument waarvan u de huidige resultaten.Dit kan een grote invloed op het resultaat.Laten we maken gebruik van drie niveaus, indien de OK met iedereen: 1) Beginner of incidentele gebruiker, 2) Regelmatige gebruiker, 3) Expert gebruiker.

3) Staat de processor (bijvoorbeeld Pentium IV, AMD, etc.) en kloksnelheid,
in de veronderstelling dat u achteraf tijd.

4) Plaats alle bestanden die vereist zijn om uw resultaten, althans voor de coarsest meshing.Irreproducable resultaten zijn niet toegestaan!

5) Laten we erkennen dat we fouten maken en staan open voor feedback.

6) Als iemand begint steeds boos of boos, dan moeten we erkennen allemaal dat we een zwakke plek verdient serieus onderzoek.Dat wil zeggen, laten we houden de discussies rationele en feit gebaseerd.Immers, we zijn ingenieurs.

Wilt u verder gaan dan de oneindig dunne striplijn, ik heb een pdf op een dik verliesloze striplijn testcase.Ik heb een spreadsheet voor dat ook, maar het is niet prettied up.Zal hij op speciaal verzoek van de zeer capabele gebruikers.

Er zijn er nog vele andere test gevallen.Als er belangstelling is, kan ik hen zo krijgen we ieder geval werken.

 

[loucy]

De nul-dik en dik stripeline geometrieën zowel ondersteuning TEM-modus.De nauwkeurigheid van de S11 voor de vaste lengte lijnen bascially weerspiegelt de juistheid van Zo en vermeerdering constante Bo.Sommige 3D solvers gebruik 2D modale analyse voor het verkrijgen van deze twee waarden.De resultaten zijn juist met een relatief grove mesh (in termen van het totale aantal cellen, sommige cellen zijn erg klein).Door constrast, Sonnet en een aantal andere 2.5D (3Dplanar) gereedschap lossen 3D problemen te verkrijgen Zo en Bo.Deze laatste categorie van instrumenten vereisen natuurlijk meer computer-middelen voor het verkrijgen van vergelijkbare nauwkeurigheid, omdat het effect van hogere orde modes moeten worden opgevangen en verwijderd.Als 2D modale analyse wordt gebruikt in een 2.5D oplosser deze solver zal sneller.

Dus het probleem voornamelijk stripeline benchmark test de opwinding en de bijbehorende de-inbedding regeling in een EM solver.Het lijkt erop dat Sonnet maakt een betere baan dan de meeste andere MOM solvers in de dikke stripeline geval.Sonnet maar
de snelheid en nauwkeurigheid voor dit probleem zijn niet zo indrukwekkend als in vergelijking met 3D solvers met het idee van golf-poort uitgevoerd.Daarnaast EM3DS lijkt te bereiken vergelijkbare resultaten voor de dikke stripeline met veel minder aantal cellen (maar niet noodzakelijkerwijs minder geheugen), voornamelijk omdat het gebruik maakt van een niet-uniforme maas.Naar mijn mening, dit wijst op een zwakte van Sonnet's dik dirigent model-de platen zijn uniform tussenruimte in de verticale richting, dat is niet nodig.Laten we blij
Dr Rautio
de opmerkingen over de redenen waarom hij dit heeft gedaan.

Ik weet van geen commerciële MOM instrument met behulp van de golf-poort (2D modale analyse voor het bepalen van de excitatie).Gelieve er wel op als er daadwerkelijk iets.Het zou intereting om het uit te voeren op de stripeline problemen.

Zeland's IE3D biedt een optie voor haven instelling genaamd "extensie voor golf", maar niet lijken te zijn met behulp van een 2D-modale analyse.Als iemand heeft precieze informatie over deze optie,
dan zouden we graag meer over.

Het bovenstaande is gebaseerd op mijn ervaring met een aantal van EM solvers.Ik heb geen poging om de tijd, maar ik heb het perceel | S11 | om de accurarcy.In sommige gevallen (solver A vs oplosser B), het tijd verschil is heel duidelijk en de redenen (zoals ik waargenomen) zijn hierboven beschreven.Het verhaal anders kan zijn lossy dikke stripeline.

 

[Rautio]

Bedankt voor uw commentaar Loucy.Als wat je wilt is zo, dan een modale 2-D analyse, zoals gebruikt in het volume meshers is sneller.Echter, u ook om te vragen welke definitie van Zo wordt gebruikt, voltage stroom, spanning macht of vermogen stroom.Bij lage frequenties geven allemaal hetzelfde antwoord.Voor verliesloze striplijn (homogene diëlektrische) geven allemaal hetzelfde antwoord.Voor Microstrip bij hoge frequentie, alle drie geven verschillende antwoorden.Sonnet maakt gebruik van een TEM gelijkwaardig Zo,
dat wil zeggen, het ziet er op het S-parameters van een lengte van de lijn en verslagen wat Zo komt overeen met die van S-parameters.Lijkt een redelijke veel meer voor me.Het geeft ook een Zo (f), die overeenkomt met een causaal systeem (geen uitvoer voordat je er een woordenboek), zoals zal worden gepubliceerd in een papieren heb ik momenteel bij de herziening cyclus.

Voor het testen van het volume meshers voor hun prestaties,
in plaats van het testen van de ingebouwde 2-D Zo oplosser, vergelijk S11 voor een kwart golflengte lijn.Zorg ervoor dat het is precies 1 / 4 golflengte lang.Een exact 50 Ohm lijn zal S11 precies gelijk aan nul.De berekende waarde zal uiteraard niet exact nul.De spanning omvang (niet dB) zal zeer nauw gelijk aan het percentage fout in Zo berekening.Dit veronderstelt dat de lengte van de cellen of gaas is zo klein dat de fout in de snelheid van de voortplanting is niet belangrijk.Bijvoorbeeld, als erwinvb S11 = 0,01, heb je 1% fout in zo.Dus om te testen volume meshers, zie hoe mag S11 convergeert.Dingen om te zoeken naar zijn analyse hoeveel tijd heeft zij nemen om te convergeren naar een bepaald niveau, en de vraag of de convergentie is glad en uniform zijn.

Wat Sonnet uniform meshing van dik metaal (dat wil zeggen, gelijke verdeling van de bladen door de dikte van het metaal), dat is wel een veel onnodig werk wanneer u het nodig gebruik te maken van een veel bladen.Laten we drie gevallen:

1) Slechts een vel nodig is.Dit is de meest voorkomende geval, en moet worden gebruikt als dat mogelijk is.Om te testen, krijgen de S-parameters met een blad, dan met twee.Zien of het verschil is groot of klein zijn vergeleken met de eisen.Voor de meeste gevallen, een blad is genoeg, zolang je er geen hiaten die minder dan tweemaal de dikte en geen kritische lijnen met een breedte van minder dan tweemaal de dikte.Er zijn uitzonderingen, dus als er sprake is van twijfel, test uw specifieke geval.Dit advies geldt voor alle EM analyses.

2) Twee blad model is de meest voorkomende bij dikte nodig is.Nogmaals, in geval van twijfel, test met een blad of vier bladen.Meestal nodig wanneer duwen langs de grenzen beschreven voor een sheet hierboven.

3) Multi-vel is nodig wanneer lacunes zijn <<dikte.Bij multi-vel nodig is, kunt u de nauwkeurigheid van een multi-plaat met twee platen, zie

James C. Rautio, "A Space-Mapped Model van Dik, Tightly Coupled Geleiders voor Planar Elektromagnetische Analysis," IEEE Microwave Magazine, Vol.5, nr. 3, september 2004, pp.62 - 72.

en

David I. Sanderson, James C. Rautio, Robert A. Groves, en Sanjay Raman, "Accurate Modeling van Monolithische Inductoren gebruiken Conformal Meshing voor Reduced Computation," IEEE Microwave Magazine, Vol.4, nr. 4 december 2003, pp.87 - 96.

Verkrijgbaar bij de IEEE Xplore, of ik zal e-mail kopieën op aanvraag.

Dus, de multi-blad model daadwerkelijk moet worden gebruikt, slechts in enkele gevallen releatively en door analyse van de tijd moeten worden vermeden indien mogelijk, ook dit geldt voor alle EM analyses.

Ik meestal een hekel aan te gaan rond de hele tijd zeggen."Het probleem zal worden opgelost in de volgende release," maar in dit geval is het waar.Sonnet
de volgende release zal niet-uniforme verdeling van de bladen voor dik metaal.Ik ben al helpen met de oplossing mezelf.Maar nogmaals, ik raad voor Sonnet en voor alle andere EM analyses, doen wat je kan gebruik maken van de eenvoudigste model dat u kunt om de resultaten op het niveau van nauwkeurigheid die u nodig heeft.Multi-plaat moet alleen een absolute laatste redmiddel.

Zoals voor verlies, kun je een goed idee van de nauwkeurigheid van een analyse zal hebben voor het verlies door alleen te kijken naar de huidige verdeling.Als u wilt leren de I ˛ O verlies rechts, kun je de I rechts.De hoge rand huidige (waar sprake is van hoge verlies) is het meest belangrijk om nauwkeurig vertegenwoordigd.

Ook, net iets te zeggen is "juist" echt niet zeggen heel veel.Iedereen heeft een andere, soms zeer verschillende, idee van wat juist betekent.Iets veel nuttiger zou zijn analyse tijd of maaswijdte te convergeren tot 1% fout en 0,1% fout.