Sonnet-学习笔记-1

Sonnet学习笔记sonnetstudywhrSonnet学习笔记GETTINGSTARTEDNetlistproject：理想器件、数据文件、sonnet几何图形工程。一般是完成多个geometry工程文件的合并，EM分析的是路的理论分析、仿真。Sonnet的EM分析程序，默认边界六个面是无损金属，这对高效分析电磁环境有以下优点：1、能够提供有效的地参考平面，这对动态范围超过50-60dB的S参数是很有意义的，在sonnet中S参数的动态范围可以达到100dB。2、由于基本的电磁分析技术，使用盒子和标准化的网格技术容许采用FFT计算交叉耦合。3、实际中很多的电路都是放置在金属盒子中的，这样做有利于更加有效的模拟真实环境。例如微带电路在sonnet中建模，创建两层介质，一层代表介质基板，另外一层介质表示基板和金属盒之间的空气层高度，金属则位于这两层介质之间。盒子的底部默认为微带电路的地平面。盒子的上部和底部都可以使无损的，允许用户模拟地平面的损耗。连接到金属化的外盒由于软件中默认边界为无损金属盒，任何金属化的电路靠近边界就会连接到金属盒子上，就像把真实电路焊接到了外部的金属盒子上一样的效果。如果不想让电路和外侧的金属盒子连接在一起，就必须使得金属电路到边界的距离大于3-5倍的介质层的厚度。如图1所示。图1非连接到外壳的金属需要距离边界3-5倍介质基板的厚度腔体谐振对于在sonnet默认的六个金属面的金属盒子自然就会形成一个谐振腔，这个实际中电路盒子大小的金属腔体也会产生谐振现象一样。用户可以在sonnet中计算腔体的谐振频率，这样就可以避免不需要的谐振，谐振频率通常在S参数中表现为一个很高的尖峰，如图2所示。Sonnet学习笔记sonnetstudywhr图2金属盒的谐振频率通过仿真结果或者在运行仿真中的提示就可以发现盒子的谐振频率。其中一种计算方法是使用“BoxResonanceEstimator”（(Analysis⇒EstimateBoxResonances）。更进一步的说明请参见sonnetuser’sguidie的329页第22章“PackageResonance”介质层和金属层在sonnet的几何工程中，电路将有2层或者更多的（数目不受限制）介质层，但是每层只能够有一种介质材料。金属层的几何拓扑结构位于任意两层介质材料之间，并忽略金属层的厚度。但同时在建立模型时需要金属层厚度的数据。过孔可以连接两层不同的介质。使用(Circuit⇒DielectricLayers)完成介质参数的设置，每加入一层介质，一个金属层也随之增加在新增的介质层后。如图3所示。图3设置介质层DielectricLayer表示介质层，并不是金属，在图3中一共fourDielectricLayers。Sonnet学习笔记sonnetstudywhrMetalLevel:表示金属层，在软件中被认为是零厚度并且和介质层的表面重合。在图3中的例子中包括盒子的上下表面，一共3个金属层，由于在盒子顶部的金属层在工程编辑器中是不可修改的；盒子的底部金属作为GND的参考面，并且是可以被访问的。盒子上下面的金属默认是无耗的，但是在盒子属性设置中可以更改(Circuit⇒BoxSettings).用户可以按照需要将金属材料设置成所需的类型，例如在同一个金属层中同时使用铜和银绘制电路。GNDLevel：用户可以在GND层绘制电路，但是确实无效的，因为GND层已经金属化了，然而，在GND层绘制电路的目的一般是放置过孔或者介质块（dielectricbrick）。ViewingLevels：在用户使用普通2D视图时，用户是在一个特定的介质层上，在ProjectEditor工具中可以选择不同的介质层数，最上层为“0”，随着新加入的介质，“0”层也在同时变换着。用户所绘制的电路拓扑结构在绘制的介质电路表示为实心线，在另外介质层中看到的是虚线。图4选择介质层Sonnet工程中盒子的高度是所有介质层厚度的总和，金属的厚度为零。如果要使用微带电路，那么用户就必须在电路上方放置一个空气层，空气层的厚度不能小于介质层厚度的3-5倍。电路材料用户通过绘制电路的几何图形构造电路，这就需要选择金属的类型，(Circuit⇒MetalTypes).在一个工程中并不限定金属的类型和金属的层数。要仿真得到损耗模型，那就需要在选定金属的Sonnet学习笔记sonnetstudywhr同时输入金属的损耗参数，同样可以利用文件库中的材料和用户自己给定材料特性。网格的划分图5划分网格示意图在sonnet中划分网格是统一规格的网格点，在图中可以看到很多的网格点，小点位于细分网格的中心，一个或者多个网格组成一个网格单元，网格可以是矩形或者三角形（任意纵横比），但是必须在整个电路中是统一的。同时要注意到，网格的尺寸并不是整数或者相等。例如，可以定义一个网格大小为1.678*2.453微米。通过轮廓线及其填充来表示金属的形状，轮廓线表示用户输入的形状，单元填充大小表示在EM分析时候的软件识别的尺寸。因此在EM仿真中，真实的金属大小和用户输入的大小是不同的。两者之间查看的变化快捷键是ctrl+M。图6金属形状在Circuit=Box中可以更改单元格的尺寸大小，由于会将多个单元格组成一个计算网格，一般会认为计算网格少于单元格的数目。增加box的单元大小就可以减少系统计算的网格数，所以就要保证在不影响计算精度的条件下加大单元尺寸。跟进一步的讨论请参阅sonnetUser’sGuide的第三章29页。下文对用户使用仿真并不是非常重要，但是对于使用sonnet软件还是很有帮助的。估算内存使用量Analysis=EstimateMemorySonnet学习笔记sonnetstudywhr第四章示范第一个实例展示给用户sonnet基本功能展示。利用sonnet自带的实例模型。1ClickontheManualsbuttonontheSonnetTaskBar.在SonnetTaskBar点击就打开了sonnet_online.pdf2ClickontheApplicationExamplesbuttoninthePDFdocument.打开的文件中点击“ApplicationExamplesbutton”3ClickontheCompleteListbutton.点击“CompleteList”4ClickonFiltwallinthelist.点击“Filtwall”5ClickontheLoadintoProjectEditorbuttonatthetopofthepage.点击，即可打开示例。6SelectFile⇒SaveAsfromtheprojecteditormainmenu.另存已打开的文件。这个实例（filtwall.son）是双端口微带滤波器，介质基板厚度为15mil的氧化铝基片，上层是100mil的空气层。要注意到谐振器边缘是与外侧金属盒连接在一起的。在sonnet中任何金属电路和外盒相连接就相当于接地，电路的端口处不成立。端口一端连接电路，另一端连接地。如图7所示。中心频率5.1GHz，带宽340MHz，左右两边是两个阻抗变换器，中间是3个谐振单元。每个谐振器都是中心频率的四分之一波长并对地短路。Sonnet学习笔记sonnetstudywhr图7端口模型图在工程编辑文件中，如图8所示，看到的图像是一个俯视图。三维效果（View⇒View3D）如图9所示。图8工程编辑器图9三维效果Sonnet学习笔记sonnetstudywhr（一些简单的功能就没有再翻译了，应该不看文档都是能够使用这些功能的，如放大、缩小等。原文中介绍的部分内容在liteplus中不能使用。留给用户自己查看。）金属类型用户可以自主设定电路中的金属层的厚度和类型，在任意一层电路中都可以有多种金属材料，在em中将分析金属的直流阻抗（DCresistivity）和表面阻抗(surfaceimpedance)。金属参数在MetalTypesdialog中设置，具体的描述和讨论参考user’sGuide中第四章。在绘制好电路之后同样可以改变金属的类型，现在举例说明：将金属由铜变为无耗金属。1、选中任意一个谐振器。2、选择菜单栏中Modify⇒MetalProperties弹出如图10对话框.图10metalproperties（其实双击电路同样会弹出这个对话框）3、点击“metal”这个下拉菜单，在列表中选择“lossless”，点击“OK”Sonnet学习笔记sonnetstudywhr图11更改电路金属层材料介质基板1、在主菜单中选择Circuit⇒DielectricLayers图12介质层设置对话框此实例项目中的介质层结构2、在菜单中选择File⇒ReverttoSaved，文件将保存到最初的路径下的文件中，而不再是另存为的这个结果。这一步可以确保用户调用这个工程仿真的顺利进行。EM—电磁仿真EM是全波仿真器，在仿真工程中将考虑到所有的耦合等效应。在工程编辑中提供了多种分析和运行的方式。配置分析引擎Sonnet学习笔记sonnetstudywhr在这个实例程序中已经完成了所需的配置但是下文将继续对其中参数设定进行说明。使用自适应带宽综合法（adaptivebandsynthesisABS）技术分析电路。ABS能够在较少的计算后得到很好的响应曲线。详细的介绍请参阅user’sguide第9章。在主菜单中选择：Analysis⇒Setup得到如下配置对话框图13仿真方式配置器配置仿真频率：如图13选择“AdaptiveSweep（ABS）”，在中输入仿真起始和终止频率。如这个实例中仿真范围是4.7GHz到5.5GHz。在菜单栏中选择Circuit⇒Units就可以更改数据单位。仿真引擎运行选项在图13中有计算电流密度的选项，但是在ABS模式下，自会有几个单独的数据点。同样在图13中的“Memorysave”选项是通过将矩阵中数据由默认的双精度格式变为单精度格式存储，所以在内存足够的情况下不建议使用这个功能。运行仿真:选择Project⇒Analyze或者点击图标，就可开始计算。系统自动弹出分析监视器，计算完成就会显示“Analysiscompleted”，结果如图14所示。Sonnet学习笔记sonnetstudywhr图14分析监视器分析结果数据可在笛卡尔或者极坐标系下绘制S-，Y-，Z-参数。调用响应数据：在菜单栏中选择Project⇒ViewResponse⇒NewGraph图15S参数s图15中显示的S11图像。如需使用史密斯图像中表示，选择Graph⇒Type⇒Smith显示图像如图16所示。Sonnet学习笔记sonnetstudywhr图16史密斯图中的S11添加显示曲线1、选择：Graph⇒Type⇒Cartesian在图例说明中点击“curvegroup”“filtwall”，如图17.图17添加数据图像2、选择Curve⇒EditCurveGroup弹出图18对话框Sonnet学习笔记sonnetstudywhr图18添加S214、双击图18中的DB[S21]，并点击OK。包含有S21的S参数图像如图19所示。图19加入S21的S参数图像5、在曲线图示中点击右键，弹出曲线标记和属性选择，可以改变曲线的线宽、颜色、图标等显示方式。6、点击图例（symbolradiobutton）对话框，如图20所示。Sonnet学习笔记sonnetstudywhr图20symbolradio7、在图示右侧的三角形图标，当左边显示为“None”时点击“ok”关闭对话框。此时看到的图像如图21所示，此时的图像相比于图19中没有了小圆圈。图21S参数图像（史密斯图中的操作与之类似，就没有继续翻译了）。添加数据标记1、选择Graph⇒Marker⇒Add⇒DataMarker2、在合适的位置打marker就行了。很简单。查看电流密度要得到电流密度数据，必须先勾选“ComputeCurrentDensity”选项在图13中