CST软件如何定义复介电常数——电导率Cond与损耗角TanD

介质材料的定义是仿真的必要前提。无论哪种模型或定义方法,都需要先定义介电常数Epsilon,也叫Dk,比如下图。这个是相对介电常数,也就是复介电常数的实部Eps‘:

下面看复介电常数的虚部,也就是Eps'', 常用损耗角代替直接定义虚部,也叫损耗正切Tangent loss,或Tangent Delta,或Df。

以 Debye色散模型为例

这里需要明确该损耗角定义的频率,不然求解器会默认用频率范围的中心频率。比如这里我们仿真是0-20GHz,损耗角只有在10GHz定义,其他都是拟合。

有了复介电材料,材料模型便在1D结果中查看:

可见默认是三阶拟合,我们可以手动设置拟合阶数,比如下图是N=1。

阶数越高,损耗越平稳(X轴频率开log),色散效果越不明显。唯独定义频率数值不变。

小结:

1.     无论哪个模型,低频有效性都值得商榷。

2.     实际生活中没有材料的损耗角是完全恒定的。让损耗角恒定可用于频域仿真,但不适合时域仿真,因为不能保证因果性。也就是说,对于材料定义,时域仿真比频域仿真的要求高的多!

3.     比较“准”的做法还是大量的测量的数据,然后拿来用于仿真;但这也有局限性,就是因为测量结果是离散频点,非常容易违背时域因果性;所以拟合避免不了。“拟合”这个过程不是来者不拒,而是有原则的适应,这个原则就是保证时域因果性。

4.     对于PCB介质材料,推荐用CST自带宏配合测量校准传输线提取:

好的,我可以为您提供一些参考代码,但是需要您提供更具体的介质参数,比如介电常数电导率,以及混合介质的组成成分等信息。 以下是一个简单的示例代码,可以用于创建一个沙漠地下层状混合介质模型: ```matlab % 定义介质参数 er = 4.5; % 相对介电常数 cond = 0.01; % 电导率,单位为 S/m rho = 1/cond; % 电阻率,单位为 Ohm-m % 定义模型尺寸 nx = 100; % x方向网格数 ny = 100; % y方向网格数 nz = 50; % z方向网格数 dx = 0.2; % x方向网格大小,单位为 m dy = 0.2; % y方向网格大小,单位为 m dz = 0.2; % z方向网格大小,单位为 m % 创建网格 x = 0:dx:(nx-1)*dx; y = 0:dy:(ny-1)*dy; z = 0:dz:(nz-1)*dz; [X,Y,Z] = meshgrid(x,y,z); % 创建介质模型 er_model = ones(nx,ny,nz) * er; % 相对介电常数模型 cond_model = ones(nx,ny,nz) * cond; % 电导率模型 rho_model = ones(nx,ny,nz) * rho; % 电阻率模型 % 添加混合介质 er_model(50:70,50:70,1:20) = 2.5; % 添加相对介电常数为2.5的混合介质 cond_model(50:70,50:70,1:20) = 0.005; % 添加电导率为0.005 S/m的混合介质 rho_model(50:70,50:70,1:20) = 200; % 添加电阻率为200 Ohm-m的混合介质 % 保存模型 save('desert_model.mat','er_model','cond_model','rho_model','x','y','z'); ``` 这段代码假设沙漠介质的相对介电常数为4.5,电导率为0.01 S/m,然后在模型中添加了一个混合介质,相对介电常数为2.5,电导率为0.005 S/m,电阻率为200 Ohm-m,深度范围为1-20米,水平范围为50-70米。您可以根据实际情况修改这些参数。
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