Analyse von Multilagensubstraten

Der CONMLS-Code ist eine moderne Fortran-Implementierung der in [1, 2, 3, 4, 5] diskutierten Modelle, um mehrschichtige Substrate zu simulieren, die von festen Bezugsebenen umgeben sind. Beispiel-Screenshots der grafischen Benutzeroberfläche sind in den Abbildungen 1 und 2 angegeben.

Abbildung 1: Grafische Benutzeroberfläche des CONMLS-Codes. Die Visualisierung der Geometrie ist in eine 2D-Vogelperspektive (zentrale Ansicht) und die Stapelung (rechtshändige Ansicht) aufgeteilt.

Abbildung 2: Streuparameter des Übersprechens zwischen zwei Durchkontaktierungen (Vias) in einem Pin-Field, das mit CONMLS simuliert wurde.

Abbildung 3 zeigt die Programmfunktionalität und Hauptbausteine. Ein Interpreter liest die Eingabedateien, die eine abstrakte Beschreibung der zu simulierenden Struktur beinhalten. Eine zweite Komponente erhält die vom Interpreter erzeugten Variablen und identifiziert die Topologie. nach Berechnung der Parallelplatten-Impedanz je Kavität, werden Leitungsmodelle hinzugefügt sowie Modelle zur Approximation der Nahfelder im Antipad-Bereich. Der Rechner kombiniert die einzelnen Modelle durch Anwendung einer modalen Zerlegung. Die Teilergebnisse werden unter Verwendung von Segmentierungstechniken verkettet. Die grafische Oberfläche stellt ein einfaches Post-processing zur Visualisierung der Ergebnisse zur Verfügung. Darüber hinaus werden die Ergebnisse im lydite- und touchstone(R)-Format [6] exportiert. Diese Version nutzt einen überarbeiteten CIM-Code [7], der die Berechnung von beliebig geformten Ebenen durch Anwendung der Konturintegralmethode ermöglicht. Ein weiterer bisher externer Algorithmus zur Berechnung von Mehrleitersystemen mit einem Hybrid-2D-Ansatz für beliebige Querschnitte [7, 8] ist im CONMLS-Code enthalten.

Abbildung 3: Flussdiagramm der Ein- und Ausgabe und Code-Funktionalitäten in CONMLS.

Abbildung 4 : Input-Dateien für die abstrakte Beschreibung von Multilayer-Substraten in CONMLS basieren auf dem weit verbreiteten INI-Format. Asterisks markieren Pflichtdateien, je nach Konfiguration des Algorithmus können weitere Dateien benötigt werden

Abbildung 4 zeigt die erforderlichen Eingabedateien und deren Abhängigkeiten. Die Grundkonfiguration erfolgt über eine .sim-Datei. Unter anderem ist die Auswahl der Algorithmen und deren Konfiguration in dieser Datei enthalten. Darüber hinaus können Modelle in Bezug auf Variablen und Parameter-Sweeps frei parametrisiert werden. Zusätzliche Dateien wie die Geometriespezifikation sind verknüpft. Geometrie-Definition von PCB-Layout, Stack-, Vias- und Mehrleitersystemen (MTLs) werden über .geo-Dateien bereitgestellt. Diese Dateien greifen auf Materialdefinitionen zurück, die sich in .matr-Dateien befinden.

Relevante Publikationen:

R. Rimolo-Donadio
Development, validation, and application of semi-analytical interconnect models for efficient modeling of multilayer substrates
Dissertation, Technische Universität Hamburg-Harburg, Hamburg, Germany, 2010

R. Rimolo-Donadio, X. Gu, Y. Kwark, M. Ritter, B. Archambeault, F. de Paulis, Y. Zhang, J. Fan, H.-D. Brüns, and C. Schuster
Physics-based via and trace models for efficient link simulation on multilayer structures up to 40 GHz
IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, vol. 57, no. 8, pp. 2072–2083, Aug. 2009

R. Rimolo-Donadio, A. Stepan, H.-D. Brüns, J. Drewniak, and C. Schuster
Simulation of via interconnects using physics-based models and microwave network parameters
Signal Propagation on Interconnects (SPI), 12th IEEE Workshop, May 2008

T. Reuschel, S. Müller, and C. Schuster
Segmented physics-based modeling of multilayer printed circuit boards using stripline ports
IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility, vol. 58, no. 1, pp. 197–206, Feb. 2016

T. Reuschel, M. Kotzev, D. Dahl, and C. Schuster
Modeling of differential striplines in segmented simulation of printed circuit board links
IEEE Int. Symp. Electromagn. Compat. (EMC), Ottawa, ON, Canada, Jul. 2016

EIA/IBIS Open Forum
Touchstone(R) (.SnP) file format specification. Rev 1.1
http://vhdl.org/ibis/connector/touchstone_spec11.pdf, Mar. 2014

X. Duan, R. Rimolo-Donadio, H.-D. Brüns, and C. Schuster
A combined method for fast analysis of signal propagation, ground noise, and radiated emission of multilayer printed circuit boards
IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility, vol. 52, no. 2, pp. 487–495, May 2010

H. Färber
Segmentierte Modellierung gekoppelter Mehrfachstreifenleitungen auf Leiterplatten
Bachelorarbeit, TUHH, 2011

S. Müller
Including multiconductor transmission lines in a quasi-analytical model for multilayer structures
Diplomarbeit, TUHH, 2009

Nachstehend finden Sie:

CONMLS ist eine kombinierte Arbeit gemäß den Bedingungen von LGPLv3.

  • Qt Quelltext: Download
  • Anweisungen für das Anbinden einer modifizierten Qt VersionPDF

(Quelle Wikipedia)

CONMLS nutzt das  HDF5 Format für die Datenspeicherung.