PCB材料和性能評估的工具軟件

一般來說，線路板材料的特性與最終電路板（PCB）的性能有很大關系，特別是在射頻/微波頻率下。線路板材料的參數(shù)，例如介電常數(shù)（Dk）、耗散因子（Df）、甚至連材料的厚度都會影響不同傳輸線（如：微帶線，帶狀線，共面波導）在高頻電路中的性能。幸運的是，有一種簡單高效的工具軟件，可以預測不同的高頻傳輸線，在不同線路板材料上加工出來的表現(xiàn)，也就是羅杰斯公司提供的微波阻抗（MWI）計算軟件。

這款傳輸線性能模擬計算工具軟件，可以通過訪問羅杰斯公司官方網(wǎng)站上的“羅杰斯技術支持中心”,免費下載到EXE格式的可執(zhí)行文件。該軟件可以安裝在任意一臺能運行Microsoft Windows 10操作系統(tǒng)（OS）的個人計算機（PC）上,另外它也可以從網(wǎng)站上運行。該軟件的最新版本MWI-2019, 它是使用了閉合方程， 并根據(jù)基本線路板材料各種參數(shù)的差異（例如：Dk、厚度、以及其它材料參數(shù)），來計算特定傳輸線的性能。根據(jù)不同的材料特性，軟件還可以計算傳輸線的不同性能和工作參數(shù)，包括：特征阻抗，損耗和品質因數(shù)（Q）等。該軟件允許用戶從線路板材料庫中選擇不同板材，并基于各種高頻傳輸線技術進行計算，包括微帶線，帶狀線，接地共面波導（GCPW），邊緣耦合微帶，邊緣耦合帶狀線（或差分對帶狀線）和寬邊耦合帶狀線。

軟件的用戶手冊也可以從“羅杰斯技術支持中心”免費下載，用來幫助用戶更好的使用MWI-2019軟件。該軟件的閉合方程可以提供非常精確的仿真，是基于在用到的一些傳輸線上進行了大量的測試數(shù)據(jù)。在絕大多數(shù)情況下，對于給定的線路板材料和給定傳輸線技術的模擬仿真結果，和實際加工出來的傳輸線在矢量網(wǎng)絡分析儀（VNA）上的實際測量結果非常吻合。特別是對于一些最常用的傳輸線類型，例如：微帶線，帶狀線和接地共面波導（GCPW）。

快速的運行速度

工具軟件MWI-2019有眾多的優(yōu)點，除了免費和能夠在普通的PC機上實現(xiàn)高精度之外，它的一個顯著的特點是高效的運行速度。在仿真不同線路板材料的傳輸線時，如果采用其它商用的三維全波電磁（EM）場仿真軟件，即使是采用最頂配和最新的PC機，仿真一次也可能需要幾小時。但是，MWI-2019軟件的編寫初衷，是為了能夠在常規(guī)配制的普通PC機上快速高效運行?；旧?，在設置好相關參數(shù)后，只要按下軟件的“計算”按鈕，軟件幾乎能立即給出精確的仿真結果。

當然，EM場仿真軟件通常能提供三維全波計算，可以提供比MWI-2019這樣的便捷免費軟件高得多的精度，其代價是采用較長的仿真時間。但MWI-2019并不是要取代EM場仿真軟件。MWI-2019軟件能夠提供非常有用的可靠的參考結果，它的快速計算優(yōu)勢能夠在十分短的時間內(nèi)，幫助電路設計工程師在設計不同傳輸線電路時，正確快速選擇線路板材料的DK值，厚度以及確定其它線路板材料的指標。對于給定的高頻輸電線路技術和電路設計，MWI-2019的仿真速度，能夠讓工程師在眾多的線路板材料中找到最佳的電路參數(shù)。當需要更高的仿真精度并且有充足的計算時間時，工程師可以隨時利用EM場仿真軟件尋求更精細的仿真結果。

MWI-2019軟件可以快速比較傳輸線在不同線路板材料上的表現(xiàn)，允許用戶在多種材料之間進行比較和選擇。例如：不同線路板材料在不同的頻率下，微帶電路的傳輸線損耗如何受到影響？當更換線路板材料時，軟件將使用每種材料最接近的標準厚度，以及每種材料的最佳銅箔類型，以簡化比較。如果用戶有興趣對材料的某些特定參數(shù)（如：Dk和厚度）進行分析比較，軟件也可以修改這些默認標準值，讓用戶來自定義設置。

可靠的計算精度

盡管仿真速度快，但MWI-2019通過傳輸線特定的閉合方程和模型優(yōu)化，依然可以提供非常精確的仿真結果。 用戶可以使用軟件內(nèi)置的默認標準材料參數(shù)，也可以通過微調(diào)線路板材料參數(shù)（包括設計Dk，厚度，甚至銅導線的定義）對傳輸線電路和材料進行仿真計算（MWI-2019中包含了多種銅表面粗糙度模型）。在對線路板材料進行傳輸線分析計算之前，軟件允許用戶修改默認的缺省值并輸入自己的值，以便在感興趣的頻率上進行自定義計算，從而快速探索不同傳輸線的如何隨著材料和頻率的選擇而變化。

當用戶從MWI-2019中選擇線路板材料，以及線路板材料的厚度、工作頻率時，MWI-2019軟件通過建立的大量材料參數(shù)數(shù)據(jù)庫（根據(jù)材料的厚度或z軸）中找到具體的特定的Dk值，這些Dk值是根據(jù)不同材料的頻率進行實際測量而得到的。每種材料Dk值隨頻率變化的數(shù)據(jù)庫都是根據(jù)在不同頻率和線路板材料的不同厚度，測試數(shù)百個電路上的實際測量建立的。這些設計Dk值也可在很寬的頻率范圍內(nèi)使用：軟件最新版本的設計Dk值適用于100 MHz至110 GHz的頻率，支持60 GHz及更高頻率。例如:新興的5G毫米波應用、蜂窩通信網(wǎng)絡、汽車雷達安全系統(tǒng)等。與早期版本的軟件相比，MWI-2019還包含更多可供選擇的線路板材料，以及對應的大量設計Dk數(shù)據(jù)庫和已針對材料進行了優(yōu)化的傳輸線模型。

兩種最為廣泛使用的高頻傳輸線，即微帶線和帶狀線，也是MWI-2019中計算最精確的兩種模型。根據(jù)該軟件提供的仿真結果，在實際線路板材料上加工出傳輸線的實際測量值與仿真值幾乎完全一致。對于其它類型的傳輸線，例如邊緣耦合微帶和邊緣耦合帶狀線，盡管沒有大量的測量數(shù)據(jù)來增強仿真的重復性和準確性，但是，模型和閉合方程也為提供了非常精確的結果。

您是否有設計或加工方面的疑問？羅杰斯公司的專家可以給您提供相關幫助。現(xiàn)在您可以登錄到羅杰斯官網(wǎng)“技術支持中心”聯(lián)系工程師獲取幫助。