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: