介质材料的损耗可以使用电导率或损耗角正切来表示,无论采用哪种方法定义复介电常数,
都需要先定义介电常数 Epsilon,也叫 Dk;Epsilon 是相对介电常数,也就是复介电常数的实部 Eps'。我们以常见的 PCB 板材——FR-4 为例,介绍如何基于 Debye 色散模型设置复介电常数。
如下方左图所示,在 Modeling选项卡下点击New/Edit图标,在其下拉菜单中选择 New Material,弹出 New Material 对话框。如下方右图所示,在 Epsilon 一栏输入 4.3,其它保持不变。
接下来将上图中的对话框切换到 Conductivity 选项卡,然后基于 Debye 色散模型设置复介电常数的虚部,也就是 Eps''。我们经常用损耗角正切代替直接定义复介电常数虚部,损耗角正切也叫Tangent Loss、Tangent Delta,或者 Df。我们需要明确定义该损耗角正切值对应的频率,不然求解器会默认使用仿真频率范围的中心频率。如下图所示,仿真频率范围是 0-20GHz,我们只在 10GHz处设置了损耗正切值,其他频率的损耗正切值都通过拟合得到。
点击 OK 按钮,完成材料设置。定义的复介电材料可以在导航树下的 1D Results > Materials 文件夹中查看,如下图所示,可见默认采用的是三阶拟合。
我们可以手动设置拟合阶数,如下图所示,首先将 Specification 一栏由之前的 Const. fit –automatic 选项改为 Const. fit – manual 选项。然后将拟合阶数 User order 设为 1。采用同样的方式将拟合阶数设为 5,再对比不同拟合阶数时 Eps'和 Eps''曲线的差异。
如下图所示,可以观察得到,拟合阶数越高,损耗越平稳(横坐标以 log 显示),色散效果越不明显。唯独在我们定义损耗角正切值的频点处,三者复介电常数的数值相同。
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