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，比如下图用4.3。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。

 

1. Debye色散模型

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。

 

 

 

 

 

 2.  Djordjevic-Sarkar 模型

其实和Debye有点像，完整损耗曲线成π型，仿真基本只用前半部分，这里高频定义要至少高于损耗角定义频率的10倍。

 

 

 

 

为了看到高频处的曲线下降，我们需要将仿真频率定义到很高，当然只是为了查看。

 

 

 

3. 恒定电导率模型

这里可以用宏进行Tand和Cond之间的转换。

 

 

比如输入刚才10GHz损耗角和相对介电常数，点击ok就计算出kappa电导率0.0598。

 

 

 

然后我们将损耗角定义改去电导率定义，输入0.0598, 点击ok。

 

 

 

可见这里的相对介电常数为恒定了。

 

 

其公式参考帮助:

 

有一些仿真情形不允许用色散的介电常数，可以用这种定义替代。

 

 

4. 用户数据输入

将电导率改成0，这样在dispersion中可以选择用户输入。

 

 

 

 

 

可选恒定电导率或高阶多项式拟合。

 

 

 

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?！澳夂稀闭飧龉滩皇抢凑卟痪?，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：

 

 

 

（内容、图片来源：CST仿真专家之路公众号，侵删）

 

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