Глава 4. Методология анализа планарных структур на электродинамическом уровне с помощью программы Momentum

Тема 5. Декомпозиция структуры устройства

Содержание

  1. Определение параметров декомпозиции
  2. Расчет параметров элементов декомпозиции и получение модели схемы для частотного анализа
  3. Некоторые замечания и рекомендации по проведению декомпозиции

Декомпозиция представляет собой деление структуры на ячейки, имеющие форму прямоугольников и треугольников и должна быть оптимальным образом проведена для конкретной геометрической фигуры устройства. Пример проведения декомпозиции показан на рис. 1

Рис. 1 Декомпозиция планарной структуры

Рис. 1 Декомпозиция планарной структуры

Содержание


1. Определение параметров декомпозиции

Для установки параметров декомпозиции нужно выбрать опцию Momentum>Mesh>Setup Controls. Cледует помнить, что увеличение количества ячеек повышает точность расчета. Можно воспользоваться параметрами по умолчанию. Выбор их проводится для следующих случаев:

В принципе, нет необходимости определять параметры для всех вышеназванных уровней. Например, можно определить их для отдельного объекта и использовать затем для всей схемы.

Определение параметров декомпозиции для полной схемы включает следующие шаги:

  1. Выбрать опцию Momentum>Mesh>Setup Controls.
  2. После этого на экране должен появиться перечень параметров.
  3. В поле Mesh Frequency ввести значение частоты, которое будет в дальнейшем использоваться для определения плотности декомпозиции. Обычно оно соответствует максимальной частоте анализа.
  4. В поле Cells per Wavelenght ввести количество ячеек, которое вы хотите установить на интервале, равном длине волны . Приближенное соответствие между этими параметрами можно продемонстрировать на следующем примере: если длина устройства составляет 3 и количество ячеек делиться на равно 20, то все устройство будет делиться на 60 ячеек.
  5. В поле Arc Facet Angle ввести значение угла, которое будет определять форму и размер треугольной ячейки ( максимальное значение - 450) (рис. 2 ).
  6. Рис. 2 Пример выбора угла треугольной ячейки

    Рис. 2 Пример выбора угла треугольной ячейки

  7. Опция Edge Mesh используется для установки относительной плотности декомпозиции вдоль краев объектов. Так как наибольшие токи протекают по краям, применение подобной декомпозиции может улучшить точность и повысить скорость моделирования. Если вы не хотите устанавливать этот параметр, то можно не заполнять поле Edge Width (ширина края).
  8. Опция Transmission Line Mesh позволяет установить количество ячеек вдоль ширины геометрии схемы. Это рекомендуется делать для схем с ярко выраженной прямолинейной структурой .
  9. Опция Thin layer overlap extraction позволяет повысить точность в следующих ситуациях:
  10. В этом случае будет формироваться более точная электродинамическая модель для перекрывающихся областей.

  11. Если необходимо вернуться назад и переустановить параметры по умолчанию, то следует нажать Reset.
  12. Кликнуть Ok для включения параметров в проект.

Для определения параметров декомпозиции слоя подложки необходимо:

  1. Выбрать опцию Momentum>Mesh>Setup Controls.
  2. Выбрать пункт Layer.
  3. Из листинга слоев выбрать металлизированный слой, для которого вы хотите установить параметры декомпозиции.
  4. Ввести в поле Cells per Wavelength количество ячеек на длину волны по длине рассматриваемого слоя.
  5. Опцией Edge Mesh установить плотность декомпозиции для краев слоя, если необходимо.
  6. Опция Transmission Line Mesh позволяет установить количество ячеек вдоль ширины геометрической структуры слоя..
  7. Выбрать другой слой и повторить вышеприведенные шаги для установки параметров декомпозиции.
  8. Кликнуть Ok и ввести параметры в проект.

Для определения параметров декомпозиции объекта необходимо:

  1. Выбрать опцию Momentum>Mesh>Setup Controls
  2. Выбрать пункт Primitive.
  3. В окне графического редактора выбрать объект, для которого нужно установить параметры.
  4. Установить количество ячеек, приходящихся на длину волны.
  5. Опцией Edge Mesh установить параметры декомпозиции для краев объекта.
  6. Опцией Transmission Line Mesh установить количество ячеек по ширине объекта.
  7. Повторить вышеприведенные шаги для других объектов.

Если декомпозиция объекта проведена неудачно, можно более точно определить форму и количество ячеек, меняя оси направления декомпоции, выполнив следующую последовательность шагов:

  1. Определить метод ввода координат направления. Это можно сделать прямо в диалоговом окне ввода координат Coordinate Entry либо получить координаты , непосредственно указав мышью на объект в окне редактора.
  2. Если результаты предварительно проведенной декомпозиции отражаются на схеме, то их следует убрать опцией Momentum>Mesh>Clear Mesh.
  3. Выбрать опцию Momentum>Mesh>Setup Contols
  4. Выбрать пункт Primitive Seed.
  5. В окне редактора выбрать объект, подлежащий декомпозиции и, если необходимо, увеличить его.
  6. Выбрать ось O-U, которая будет определять ориентацию декомпозиции одним из способов: либо провести ее непосредственно мышью, либо ввести координаты соединяемых точек O-U опцией Draw>Coordinate Entry.
  7. Ввести количество ячеек вдоль установленного направления O-U в диалоговом окне Mesh Control.
  8. Установить спецификации точки V, лежащей на оси O-V, перпендикулярной оси O-U аналогичным п.6 способом.
  9. Ввести количество ячеек вдоль оси O-V.
  10. На экране появится информация о проведенном делении на ячейки объекта (имя слоя, размер ячеек, угол оси O-U по отношению к горизонтальной оси O-X и др.).
  11. Кликнуть Ok и ввести изменения в проект.

На рис. 3 показан пример проведения декомпозиции объекта с использованием вышеописанного алгоритма.

Рис. 3 Изменение направления декомпозиции для получения более точной модели объекта

Рис. 3 Изменение направления декомпозиции для получения более точной модели объекта

Содержание


2. Расчет параметров элементов декомпозиции и получение модели схемы для частотного анализа

Результаты данного расчета подложки в дальнейшем, после добавления портов, будут использованы для анализа устройства в частотном диапазоне при определении S-параметров. Для его проведения необходимо:

  1. Выбрать опцию Momentum>Mesh>Precompute.
  2. В диалоговом окне Precompute Mesh ввести значение частоты, которое будет определять количество ячеек декомпозиции.
  3. Кликнуть Ok. В окне статуса анализа будут приведены итоговые результаты: число ячеек и неизвестных токов.

Содержание


3. Некоторые замечания и рекомендации по проведению декомпозиции

Выбор частоты, относительно которой проводится декомпозиция и количество ячеек, приходящихся на длину волны, фактически определяет степень аппроксимации синусоидальной формы сигнала отрезками прямых линий. Например, выбор 30-ти ячеек на будет давать погрешность моделирования синусоиды около 1%.

В качестве наиболее типовых объектов и устройств, для которых необходимо проведение дополнительной декомпозиции по краям следующие: сильно связанные линии, плоские антенны, резонансные схемы, линии задержки.

Декомпозиция линий передачи, имеющих продольную структуру, позволяет, например, сделать для одиночной полосковой линии всего одну или две поперечные равные ячейки, что значительно повысит скорость расчета. На рис. 4 приведен пример исходной и комбинированной декомпозиции отрезка полосковой линии с учетом поперечного разбиения и краевых эффектов. На рис. 5 видно,как изменилась точность расчета фильтра на связанных линиях при использовании различных способов декомпозиции.

Рис. 4 Различные варианты декомпозиции объекта

Рис. 4 Различные варианты декомпозиции объекта

Рис.  5  Результаты анализа при различных способах декомпозиции

Рис. 5 Результаты анализа при различных способах декомпозиции

Следует, однако, помнить, что объем требуемой памяти при решении пропорционален квадрату количества неизвестных токов, определяемых числом ячеек.

Тонкие слои должны быть разбиты на ячейки таким образом, чтобы они находились полнстью либо внутри, либо вне области перекрытий.

Щелевые структуры моделируются точно также, как полосковые линии с учетом краевых эффектов. При моделировании нерегулярностей в линиях ( например, уголкового поворота) рекомендуется примерно в 3 раза уменьшать длину ячейки по сравнению с той, которая использовалась в регулярной части полосковой линии и учитывать краевые эффекты.

Содержание


Назад     Оглавление     Вперед