IE3D中文手册第三章基本技术共17页文档.docx

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第三章基本技术

要练说，得练看。

看与说是统一的，看不准就难以说得好。

练看，就是训练幼儿的观察能力，扩大幼儿的认知范围，让幼儿在观察事物、观察生活、观察自然的活动中，积累词汇、理解词义、发展语言。

在运用观察法组织活动时，我着眼观察于观察对象的选择，着力于观察过程的指导，着重于幼儿观察能力和语言表达能力的提高。

在IE3D中，一个电路用一组多边形表示，而一个多边形用一组顶点表示。

本章通过一个斜面转角的建立和分析过程，一步步的说明基本的编辑技巧。

其实,任何一门学科都离不开死记硬背,关键是记忆有技巧,“死记”之后会“活用”。

不记住那些基础知识,怎么会向高层次进军?

尤其是语文学科涉猎的范围很广,要真正提高学生的写作水平,单靠分析文章的写作技巧是远远不够的,必须从基础知识抓起,每天挤一点时间让学生“死记”名篇佳句、名言警句,以及丰富的词语、新颖的材料等。

这样,就会在有限的时间、空间里给学生的脑海里注入无限的内容。

日积月累,积少成多,从而收到水滴石穿,绳锯木断的功效。

运行MGRID前，建议先对要建立的电路做简单了解。

首先应在电路中建立x和y坐标系，并标出每个顶点的x和y坐标，如果必要还要计算顶点间的距离。

考虑一个复杂的电路时，尽量将电路分解成很多部分，尽量找出一个最小长度，这样其它长度都是这个最小长度的倍数，这个最小长度可以用作鼠标输入时的网格尺寸。

上面的准备工作对电路的建立过程是有利的。

宋以后，京师所设小学馆和武学堂中的教师称谓皆称之为“教谕”。

至元明清之县学一律循之不变。

明朝入选翰林院的进士之师称“教习”。

到清末，学堂兴起，各科教师仍沿用“教习”一称。

其实“教谕”在明清时还有学官一意，即主管县一级的教育生员。

而相应府和州掌管教育生员者则谓“教授”和“学正”。

“教授”“学正”和“教谕”的副手一律称“训导”。

于民间，特别是汉代以后，对于在“校”或“学”中传授经学者也称为“经师”。

在一些特定的讲学场合，比如书院、皇室，也称教师为“院长、西席、讲席”等。

第一节长度单位、层参数和网格参数

这里要建立一个顶视图如图3.1所示的斜面转角结构。

作为默认值，在衬底下面将有一个无穷大接地板，带有数字的小矩形是电路端口。

如图3.2所示，可把这个电路分解成很多部分，并连接它们构成电路。

多边形的互连将在下一章讨论，所以下面仍把这个斜面转角看作一个单个多边形来建立。

建立x和y坐标如图3.1所示，最小长度是0.025mm，这样可将电路很好的填充到一个单元格为0.025mm的均匀网格中。

而IE3D是一个基于非均匀网格的仿真器，这里引入均匀网格只是为了更加方便的用鼠标输入，在仿真该结构的网格化过程中将使用非均匀网格。

图3.1一个斜面微带转角及参数

第1步在ZELANDFOLDER中双击MGRID图标运行MGRID，也可从ZelandProgramManager中运行相应图标（ZPM或ZELAND.EXE）。

第2步从File菜单中选择New。

说明：

在输入一个电路的多边形前，首先需要输入基本参数，基本参数包括长度单位、层参数、衬底参数、金属带参数和离散化参数。

在File菜单中选择New时，MGRID将自动提示设置基本参数（如图3.3）。

说明：

基本参数包括6组参数：

（1）注释：

对整个结构的注释；

（2）长度：

长度单位及结构最小长度；（3）线路图和网格：

线路图编辑的网格系统参数；（4）网格化参数；（5）衬底层；（6）金属带类型。

图3.2斜面转角分割成三个多边形

图3.3基本参数对话框

图3.4图3.3列表框中功能键的含义

对于这里的结构，使用“mm”作长度单位，并接受默认的最小长度。

现在还没有定义线路图和网格，将在下一步定义线路图和网格参数。

定义前需了解图3.3中一些列表框上功能键的含义，这些键的含义如图3.4所示。

第3步在图3.3的LayoutsandGrids列表框中选择Insert。

反应：

跳出编辑线路图和网格对话框（如图3.5）。

说明：

线路图参数“X-From”，“Y-From”，“X-To”和“Y-To”不表示电路的小。

在默认模式下，IE3D的电路尺寸在x和y方向延伸到无穷远，线路图参数只定义编辑参考用的范围。

默认网格尺寸GridSize=0.025mm，这将定义一个单元格为0.025mm的均匀网格系统。

用户必须理解这一网格系统只是用作几何结构的，并不能用来网格化及数值仿真。

图3.5编辑线路图和网格对话框

第4步选择OK接受LayoutandGrid的默认设置。

反应：

这个线路图和网格（LayoutandGrid）将被添加到线路图和网格列表框中。

如有必要，可在线路图和网格列表框中选择Insert添加更多的线路图和网格。

在线路图编辑过程中可在一组线路图和网格中进行切换。

第5步设置网格化频率“MeshingFrequency（Fmax）”从1到40GHz，因为将把这个结构仿真到40GHz。

保留“CellsperWavelength（Ncell）”为20。

不选中自动边缘单元“AutomaticEdgeCells”栏，它是用来提高准确度的，暂时不使用以实现更快的仿真。

选中网格最优化“MeshingOptimization”栏，网格将实现最优化。

说明：

离散化频率越高，波长越短，电路也将更好的被离散化。

高离散率意味着高准确度，但其代价是仿真时间将大幅增加。

很多人担心结构的网格化过程，因为一些电磁仿真器的仿真结果是与网格化过程密不可分的。

IE3D是一个时域法仿真器，当使用15-20个单元/波长并且在强耦合边缘使用小单元格时，仿真结果通常很稳定，第12章将把准确度作为一个专题进行讨论。

IE3D采用一个自动边缘单元方案“AutomaticEdgeCells（AEC）”，AEC可显著提高仿真准确度，它能为初学者提供完美结果。

同样，启用AEC时仿真时间将更长。

网格最优化用来消除网格化过程中建立的非常规单元，非常规单元是指长度很大但面积很小的单元，它们总是为数值分析带来麻烦，通常应激活“MeshingOptimization”，除非不想让网格化过程改变手动建立的网格。

一些用户可能困惑为什么不采用自适应网格化，经验表明，自适应网格化是不必要的，甚至会破坏一个MOM仿真。

IE3D采用一个非常稳定的MOM算法，对于频响变化缓慢的结构，常规的非均匀网格化就足够好了；对于频响变化很快或者耦合强烈的结构，常规的非均匀网格化附加AEC将保证准确度；对于窄带结构，仿真的谐振频率可能会有0.1%偏差，并且很难消除这0.1%的误差。

然而，如果采用自适应网格化，将会得到一个不断反复永不停止的过程，因为0.1%的谐振频率误差可能在一些频率点上使S参数产生超过10dB的差别。

无论怎样，自适应网格化能做到的，常规非均匀网格化和AEC都能做的更好，而IE3D中AEC不能做到的，自适应网格化也同样不能做到。

如前所述，20单元/波长通常就具有足够的准确度，但这一经验法则是针对常规微波结构的，不适用于低频结构或特殊结构。

对于数字电路，结构和波长相比太小，所以需要提高“Fmax”以确保结构在网格化时不至于只分成为数不多的几个单元；对于MIM电容器，甚至要将强耦合板也网格化成理想单元以获得准确结果。

其要领是，在电流变化较快的地方需要增加更多单元。

对于比波长小很多的结构，为获得高准确度的结构，需要做更好的网格化。

第二节衬底参数定义

衬底参数包括介质衬底层数量、介质顶面z坐标、介质介电常数、导磁率和电导率，复介电常数、导磁率和电导率在仿真中得到。

No.0介质层被默认为接地板，这个无穷大接地板定义为一个具有很高电导率的衬底。

No.0衬底层上表面z坐标总等于0且不能改变，其它参数可据实际情况改变。

例如，可定义No.0层电导率为0从而移走默认接地板。

可随意定义多少个介质层，并且至少在上半空间定义一个介质层，这就意味着一个结构中至少要有2个介质层（包括No.0层，也就是接地板）。

当上半空间用一种单一介质填充时，可定义一个顶面z坐标非常大的介质层，例如1.0e+10mm。

定义介质层的实例可在附录T中找到。

MGRID默认建立两层介质：

No.0是电导率conductivity=4.9e+7s/m的金质良导体，No.1层是空气，其上表面z坐标Ztop=1.0e+15mm，也就是说整个上半空间填充满空气。

要仿真的电路有三个介质层（包括接地板）：

No.0层为接地板，No.2层是上半空间的空气，也可忽略不计，No.1介质板参数如下：

TopSurfaceZ-Coordinate，Ztop=0.1mm顶面z坐标

RealPartofPermittivity，Re（EPSr）=12.9介电常数的实部

LossTangentofEPSr=0.0005EPSr损耗正切

RealPartofPermeability，Re（MUr）=1.0导磁率的实部

LossTangentofMUr=0.0MUr损耗正切

RealPartofConductivity=0.0s/m电导率的实部

ImaginaryPartofConductivity=0.0s/m电导率的虚部

IE3D中有两种定义衬底损耗的方法：

（1）定义介电常数的虚部（或损耗正切）；

（2）定义电导率。

从理论上说，它们是可以互相转换的，定义如下：

εrc=εr-jσ/（ωε0）=εr（1-jtanδ）（3-1）

其中εr是实电导率，σ是电导率，ω是角频率，ε0是自由空间复介电常数（8.86⨯10-12F/m），tanδ是损耗正切。

换句话说，有

tanδ=-Im（εrc）/Re（εrc）=-jσ/（ωε0εr）（3-2）

损耗正切总是非负数，介电常数的虚部总是正数。

在实际应用中，总是把tanδ或σ看作是与随频率无关的量。

然而从（3-2）可以看出：

当tanδ与频率无关时，σ将与频率有关，反之亦然。

为解决这一矛盾，定义tanδ和σ如下：

εrc=εr（1-jtanδ）-jσ/（ωε0）（3-3）

用户必须理解这并不是tanδ和σ的真实定义，这样作只是为了方便用户。

如果用户想通过不依赖于频率的tanδ来定义材料，应在IE3D对话框中定义σ=0；如果想通过不依赖于频率的σ来定义材料，应在IE3D对话框中定义tanδ。

如果为tanδ和σ都定义非0值，那么这两个值都不是参数实际值。

要定义依赖于频率的tanδ或σ，最好办法是为两变量都定义非0值。

在不久将发布的版本中，甚至将允许用户更加灵活的定义依赖于频率的tanδ和σ。

这里还显示了“ConductorAssumptionLimit（CAL）”，此参数在Param菜单中OptionalParameter中定义（附录A）。

在IE3D内部，高电导率的介质被看作是不同于常规介质的，“CAL”用来判断哪一种介质将在IE3D中被看作高电导率介质。

每一种介质通过一个“Cfactor”表示，如果一种介质的“Cfactor”超过了“CAL”，那么这种介质被看作高电导率介质。

第6步选择SubstrateLayers列表框上Insert（如图3.3和图3.4），MGRID将提示建立一个新衬底层（如图3.6）。

图3.6输入No.1衬底参数后的编辑衬底（EditSubstrate）对话框

第7步确定选择的是“Normal”型，在对话框中输入No.1衬底参数（如图3.6）并选择OK。

反应：

No.1衬底层被建立并显示在列表框。

说明：

可为衬底