如何用 CST 自带宏提取材料的 DK，Df 值

2024-11-07
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我们知道如果在 CST 中要做精确的仿真，进行仿真测试对比，其中第一步就是要搞清楚仿真模型的参数，如果输入数据不对，那也避免不了垃圾进垃圾出的原则。和仿真相关的数据很多，其中 PCB 板的介质参数 Dk, Df 就是介电常数的实部和损耗角正切 tanD 就是我们需要搞清楚的重要参数。

为什么要测量得到材料参数

不同的供应商不同的工艺，材料属性都不同。那我们能从哪里得到材料参数呢？通常大家的做法就直接用库里的模型，或者参考规格书，如下图：

更严谨的仿真人员，会参考文献里的材料模型的结果，如下图的 Djordjevic 2001 的文章：

但如上图所说他的模型是和测量结果比对的，可是文献又是如何测量的，测量的那块板材和我们手上的板材是否一致呢？所以，测量是得到材料参数是最可靠的办法。

如何通过测量提取材料参数

这里先介绍最简单的一种双线提取材料参数的方法。

step1:首先制作一个夹具，如下图：

夹具的要点是两个传输线有一个长度差，比如我们这里的例子是 30mm。
双线提取法要求使用高质量稳定的连接器，这样算法才可以减去两种连接器的影响。
测试两组传输的 2 个 S2P 文件，本例中短的一个存为 THRU.s2p，一个长的存为 line.s2p。

step2 用 CST 提取材料参数

1. 创建一个和夹具一样的传输线模型，最好将模型长度和双线的差设为一样，如下图的模型的 30mm。

2. 设置为 F 求解器，设置频率范围。打开 CST 内置的宏，如下图：

弹出的对话框如下图，首先在 Select extraction technique，选择 Extract from 2 line (3D EM), 在 Material properties(datasheet)下输入规格书的值，Select material 选择 CST 模型里的那个材料名称，本例中我将这个材料命名为了 unknow。

在 Load measured data 里导入之前测到的长短线的 S2P 文件。长短线夹具长度差和 CST 模型长度都设置为一样的 30mm。当然 Special 可以对采样点和精度进行设置。

3. 都设置完成后点击 Extract 提取材料参数，软件会自动运动程序让仿真结果去逼近测试结果，最后得到一致的结果后，所用的材料即为提取的材料参数。仿真结束后再 1D result 下有如下这样一个文件夹：

点击 egL 可以看到预估的材料能得到和测量一样的结果，如下图所示：

点击 1D result 下 Complex permitivity extraction 文件夹下的 unknow 材料如下图是提取得到的材料参数的 DK 和 DF，这里我预设的 datasheet 的 DK 为 3，最终软件也找到了材料的实际值 4.5 左右，预设的 datasheet 的 Df 为 0.01，最终软件也找到了材料的实际值 0.02 左右。