новости
о компании
продукция
карта сайта
гостевая
youtube
контакты

Sonnet Suites - программное обеспечение для моделирования планарных СВЧ устройств

www.sonnetsoftware.com

Пакет программ Sonnet Suites предназначен для электромагнитного моделирования планарных СВЧ структур: полосковых и микрополосковых линий, копланарных волноводов, одно- и многослойных печатных плат, включающих переходные отверстия различных конфигураций, вертикальных микрополосковых линий, а также антенн.

Имя компании Sonnet давно является синонимом слова "точность", когда речь заходит о трехмерном планарном ЭМ моделировании СВЧ устройств. Использование в своей основе метода моментов (MoM) в закрытом объеме позволяет стабильно получать качественные результаты с точностью 1% и ниже. Дополнительные настройки программы позволяют получить повторяющиеся результаты анализа с точностью лучше 0.1%. Уже более 20 лет компания Sonnet занимает доминирующие позиции на рынке высокоточного электромагнитного анализа планарных схем для различных приложений (RFIC, MMIC), работающих в диапазоне рабочих частот от 1 МГц до 2 ТГц.

Самостоятельное изучение высокотехнологичного программного обеспечения с мощным математическим аппаратом внутри в общем случае может оказаться сложной задачей. Пакет Sonnet предоставляет пользователю все необходимое для быстрого освоения: интуитивный интерфейс, понятные самоучители для начинающих, толковые руководства пользователя, обширные наборы примеров и тщательно проработанную контекстную справку. Для самостоятельного изучения предоставляется бесплатная версия пакета Sonnet Lite, которая позволяет моделировать не очень сложные проекты.

Помимо того, что компания Sonnet предоставляет очень точный инструментарий для высокочастотного электромагнитного анализа планарных структур, она также дает своим клиентам возможность использования привычного для них программного обеспечения. Гибкость системы Sonnet дает возможность встраивать ее в большинство популярных систем проектирования СВЧ устройств с помощью специально разработанных интерфейсов. Как правило, интеграция выполнена на столь высоком уровне, что от пользователя не требуется никаких специальных действий, он продолжает работать в привычной для него среде. Весь обмен данными происходит в автоматическом режиме.

В настоящее время доступны интерфейсы к следующим системам:

- Cadence Virtuoso,
- Advanced Design System (ADS) компании Keysight (Agilent),
- AWR Microwave Office,
- SonnetLab Toolbox for MATLAB,
- Nuhertz Technologies Filter Solutions,
- Applied Computational Sciences (ACS) LINC2.

В то же время, поддерживаются и простые способы взаимодействия, например, обмен данными в форматах DXF и GDSII.

В версии Sonnet Suites 14 для обеспечения более надежной интеграции с EDA системами проектирования были впервые реализованы технологические слои, представляющие собой описание в EM проекте Sonnet связанных между собой объектов, например, групп общих атрибутов (имя слоя, физическое положение в стеке слоев, характеристики металла, параметры управления сеткой разбиения). Технологические слои могут быть определены для планарных металлических слоев, межслойных переходов, диэлектрических блоков.  Определение слоев может быть выполнено автоматически при импорте данных в форматах GDSII и DXF, причем информация передается без изменения имен слоев, что позволяет сохранить CAD информацию о слоях после последовательных операций импорта и экспорта. Технологические слои дают возможность пользователю сохранить определенные слои, которые необходимы в EDA системе, но не используются в Sonnet.

Новая панель Stackup Manager, добавленная в редактор Sonnet Project Editor, обеспечивает интуитивный интерфейс для описания и редактирования стека слоев моделируемой структуры. Модуль также предоставляет графический интерфейс управления новыми технологическими слоями. Использование менеджера стека слоев дает возможность неопытному пользователю быстро выбрать нужный слой для редактирования его топологии. Панель Stackup Manager автоматически появляется при обращении к интерфейсу обмена данными с программами Cadence Virtuoso и Agilent ADS.

Самой большой проблемой в измерении параметров реальных СВЧ устройств является подача на него измерительных сигналов, так чтобы неоднородность, возникающая в структуре из-за наличия подводящей линии, разъема и измерительного зонда, не влияла на его характеристики. Аналогичным образом, программное обеспечение для высокочастотного EM моделирования использует порты схемы для подачи сигналов на ее вход и измерения уровней сигналов на ее выходе. Присутствие портов в EM структуре вносит в нее неоднородности, наличие которых впоследствии должно быть учтено методами исключения (de-embedding), в противном случае в конечном результате анализа будет присутствовать значительная ошибка.

Компания Sonnet разработала технологию калибровки портов, которая, как показало время, является наиболее точной в этой отрасли индустрии и позволяет получать качественные S-параметры в динамическом диапазоне порядка 100 дБ (представьте себе анализатор цепей, имеющий такой динамический диапазон!). Уникальные со-калиброванные внутренние порты представляют собой идеально калиброванные разъемы, с помощью которых анализируемая структура может быть подключена к любой внешней системе моделирования СВЧ схем, работающей в частотной или временной области. Данные порты могут использоваться для подключения к реальной топологии, например, нелинейной модели транзистора. Компоненты могут быть описаны идеальными сосредоточенными моделями; моделями, предоставленными производителями компонентов; а также наборами S-параметров, полученными в результате измерений реальных устройств: транзисторов, усилителей, дискретных элементов и т.д. Компоненты позволяют учитывать наличие SMD контактных площадок и связанные с ними паразитные эффекты.

Для эффективного использования технологии со-калиброванных портов в ранних версиях разработчики объединяли близко расположенные порты в калиброванные группы. В версии 14 появилась функция автоматической группировки со-калиброванных портов, дающая возможность вычислителю самостоятельно выбирать и группировать порты, освобождая инженера от излишней ручной работы. Для активации новой функции достаточно просто включить настройку группировки со-калиброванных внутренних портов в положение Auto и предоставить пакету самостоятельно позаботиться об этом.

Программное обеспечение Sonnet делает возможным использование новых мощных методов оптимизации схем, в которых через внутренние порты к структуре могут быть подключены последовательные или параллельные подстроечные элементы, работающие на уровне схемы. Использование EM анализа для моделирования 98% всего устройства, и ее настройка с помощью подключаемых внешних элементов позволяют существенно повысить эффективность работы. В результате получается точность на уровне полного EM анализа и скорость на уровне схемотехнического моделирования.

Программное обеспечение Sonnet позволяет выполнять экстракцию эквивалентных схем замещения для анализируемых структур, которые потом могут использоваться в системах моделирования СВЧ схем частотными или временными методами. Полученные модели могут включать:

- Наборы S-, Y- и Z-параметров в форматах Touchstone и Cadence.

- SPICE модели на основе PI-цепей, которые представляют собой точную эквивалентную схему, описывающую передачу сигнала между двумя любыми портами, и учитывающую даже взаимные индуктивные связи.

- Широкополосные SPICE схемы замещения, описывающие поведение EM структуры в широком диапазоне частот, и не имеющие ограничений на размер схемы и ее конфигурацию.

- Модель на основе матрицы связных линий (TCM), представляющую собой TLINE RLGC матрицу для N связных параллельных линий передачи и используемую при моделировании программой Cadence Spectre.

Современные технологии x86 процессоров развиваются в сторону наращивания числа ядер в одном кристалле. Если правильно распределить эти ресурсы для выполнения интенсивных численных вычислений, то каждое ядро может функционировать как отдельный 64-разрядный процессор. Распараллеливание расчетов на этих ядрах может дать прирост производительности пропорциональный количеству доступных ядер.

Компания Sonnet по достоинству оценила все преимущества данной технологии и разработала специальный вычислитель, который позволяет распараллеливать вычисления на нескольких процессорных ядрах. При расчете одной частотной точки матрица решения распределяется между несколькими ядрами в виде независимых процессов, называемых "потоками вычислений". После завершения расчета данные из каждого потока быстро и эффективно комбинируются, что дает снижение суммарного времени анализа, пропорциональное количеству задействованных ядер.

В новой версии вариант вычислителя Desktop Solver Engine поддерживает параллельные вычисления на 6 ядрах (против 3 ранее), что позволило достичь почти двукратного прироста производительности. Вычислитель High Performance Solver в новой версии поддерживает распараллеливание потоков на 32 ядрах (против 12 ранее), что позволяет выполнять очень быстрый анализ. Для решения сложных задач, требующих для анализа больших временных и вычислительных ресурсов, компания Sonnet разработала специальную программно-аппаратную платформу emCluster, которая обеспечивает распараллеливание вычислений на нескольких компьютерах и дает прирост производительности в 100 и более раз.

Помимо многопоточности расчетов, значительно усовершенствованы алгоритмы построения сеток разбиения, нацеленные на достижение максимальной производительности вычислителя. Сетки на массивах переходных отверстий теперь строятся более аккуратно, что позволяет обеспечить ускорение анализа топологий и межсоединений современных кремниевых ВЧ БИС. Патентованная технология построения конформной сетки обеспечивает высокую скорость моделирования многослойных структур с толстыми металлическими слоями. Примененные здесь алгоритмы тщательно настроены для распознавания отдельных частей схемы, где требуется более измельченная сетка. Например, пакет Sonnet автоматически формирует правильную сетку на краях микрополосковых линий, позволяющую учесть эффект краевых токов и существенно повысить точность полученных результатов. Многослойная модель толстых проводящих слоев используется для правильного представления проникновения полей и токов в глубь проводника, когда толщина скин-слоя становится соизмеримой с толщиной металлизации. Это позволяет точно рассчитывать добротность планарных катушек, выполненных на кристаллах кремния.

Разработанная компанией Sonnet оригинальная адаптивная технология ABS (Adaptive Band Synthesis) позволяет быстрее выполнять моделирование в широких диапазонах частот без потери точности за счет сокращения числа точек анализа. Сотни точек графика частотной характеристики могут быть получены по итогам всего анализа всего в нескольких частотных точках. От пользователя требуется лишь задать интересующий его диапазон частот, после чего адаптивный алгоритм ABS сформирует частотные характеристики с прецизионным частотным шагом за минимально возможное время моделирования. Алгоритм анализирует проект и определяет минимально допустимое число запусков EM анализа, которое не приведет к потере точности, запускает моделирования и по его результатам формирует зависимости S-, Y- и Z-параметров во всем диапазоне частот. Технология позволяет выполнять моделирование в сотни раз быстрее по сравнению с обычными методами последовательного перебора частотных точек.

  Брошюра о на русском языке

  Презентация с обзором возможностей пакета

  Подборка видеороликов на нашем канале YouTube

Пакет Sonnet Suites имеет несколько различных конфигураций:

 

 

- Ограничение памяти 32 Мб
- Не более 4 портов и 2 слоев металлизации
- Свипирование 1 параметра
- 3 идеальных внутренних компонента
- Lite интерфейс с системами AWR Microwave Office и Agilent ADS 

 

 

- Ограничение памяти 32 Мб
- Не более 6 портов и 2 слоев металлизации
- Свипирование 1 параметра
- Оптимизация 1 параметра
- Импорт/экспорт DXF
- 3 идеальных внутренних компонента
- Lite интерфейс с системами AWR Microwave Office и Agilent ADS

 

 

- Ограничение памяти 128 Мб
- Не более 6 портов и 2 слоев металлизации
- Свипирование 2 параметров
- Оптимизация 2 параметров
- Импорт/экспорт DXF
- Толстые металлические слои
- Неограниченное число идеальных внутренних компонентов
- Импорт/экспорт GDSII и Gerber (опция)
- Интерфейс с системами AWR Microwave Office и Agilent ADS (опция)
- Просмотр полей в дальней зоне (опция)

 

 

- Ограничение памяти 256 Мб
- Не более 8 портов и 2 слоев металлизации
- Свипирование 2 параметров
- Оптимизация 2 параметров
- Импорт/экспорт DXF
- Толстые металлические слои
- Неограниченное число идеальных внутренних компонентов
- Со-калиброванные порты
- Импорт/экспорт GDSII и Gerber (опция)
- Интерфейс с системами AWR Microwave Office и Agilent ADS (опция)
- Просмотр полей в дальней зоне (опция)


 

 

- Ограничение памяти 2000 Мб
- Не более 3 слоев металлизации
- Неограниченное число портов
- Свипирование 4 параметров
- Оптимизация 4 параметров
- Импорт/экспорт DXF
- Толстые металлические слои
- Неограниченное число идеальных внутренних компонентов
- Модели SMD элемментов
- Со-калиброванные порты
- Импорт/экспорт GDSII и Gerber (опция)
- Интерфейс с системами AWR Microwave Office и Agilent ADS (опция)
- Просмотр полей в дальней зоне (опция)
- Сетевая (плавающая) лицензия (опция)


 

 

- Неограниченное использование памяти
- Нет ограничений на число портов
- Нет ограничений на число слоев металлизации
- Нет ограничений на число параметров свипирования
- Нет ограничений на число параметров оптимизации
- Встроенная база данных диэлектриков
- Технология конформного разбиения
- Импорт/экспорт DXF
- Толстые металлические слои
- Неограниченное число идеальных внутренних компонентов
- Модели SMD элемментов
- Со-калиброванные порты
- Импорт/экспорт GDSII и Gerber (опция)
- Интерфейс с системами AWR Microwave Office, Agilent ADS и Cadence Virtuoso (опция)
- Просмотр полей в дальней зоне (опция)
- emCluster® (опция)

Ниже приведены несколько примеров типичных приложений.

 

Монолитные СВЧ интегральные схемы (MMIC и RFIC)

Для данного GaAs малошумящего усилителя пакет с помощью пакета Sonnet были рассчитаны частотные характеристики промежуточной согласующей цепи и плотность тока в ней в диапазоне 10 - 30 ГГц. Благодаря использованию оригинальной адаптивной технологии ABS для получения точной частотной характеристики потребовалось выполнить EM моделирование всего в 8 частотных точках. Пакет Sonnet идеально подходит для моделирования тонких диэлектрических слоев, включающих заземляющие переходные отверстия, что очень часто встречается в монолитных интегральных схемах. 

Подложки с потерями

Данная спиральная катушка индуктивности была реализована на кремниевой подложке с потерями толщиной 1 мм и проводимостью 20 См/м. Между металлическая катушка и кремнием имеется тонкий (1 мкм) слой оксида кремния. При расчете учитывались все EM эффекты, включая вихревые токи в кремнии и дисперсионные свойства потерь в металле. При моделировании криволинейных элементов катушки использовалась оригинальная технология построения конформной сетки разбиения.

СВЧ печатные платы

В ходе EM моделирования этого планарного фильтра нижних частот с печатными спиральными катушками индуктивности были учтены все детали топологии, а также паразитные емкостные и индуктивные эффекты и перекрестные связи. В EM структуру были интегрированы навесные сосредоточенные элементы (конденсаторы), описание которых выполнено упрощенными моделями или S-параметрами. В пакете также имеется возможность использовать внутренние порты и интерпретатор внешних списков соединений навесных схем. С учетом допусков на номиналы элементов и точность изготовления может быть выполнен статистический анализ для оценки процента выхода годных изделий.

Платы из низкотемпературной керамики (LTCC)

Пакет Sonnet идеально подходит для моделирования многослойных структур из низкотемпературной керамики (LTCC). Обычно такие структуры насчитывают 20 и более слоев.

Копланарные волноводы

Версия пакета Sonnet Professional дает возможность моделировать устройства на узкополосных и широкополосных копланарных волноводах (FGCPW). В показанном на рисунке проекте фильтра был обнаружен резонанс на частоте 3.46 ГГц, связанных с эффектом присутствия корпуса. Данный резонанс невозможно обнаружить, используя традиционные средства проектирования фильтров.

Фильтры на сверхпроводниках

Фильтры на сверхпроводниках очень часто применяются в радиоастрономии. Проект данного фильтра был предоставлен Радиоастрономическим Институтом им. Макса Планка. Легко видеть, что результаты измерения очень хорошо согласуются с рассчитанными частотными характеристиками. Распределение плотности тока в структуре показано для частоты 1.5 ГГц.

Антенны

Эта планарная антенна с правосторонней круговой поляризацией разработана для работы на частоте 2.4 ГГц. В результате расчета были получены точные S-параметры, плотность тока и диаграммы направленности в дальней зоне.

Анализ целостности сигналов

С помощью версии пакета Sonnet Professional, не имеющей ограничений по количеству используемых слоев и портов, было выполнено моделирование данной высокоскоростной цифровой шины. В результате была получена эквивалентная SPICE схема замещения с 64 портами, учитывающая все паразитные эффекты.

  "Программное обеспечение Sonnet" из журнала Технологии в электронной промышленности (#3 2014)

  "Comparing Microstrip and CPW Performance" из журнала Microwave Journal (July 2012)

  "Recent Technology Developments in the Sonnet Suites of Planar Electromagnetic Analysis Software" из журнала AP-S/URSI 2011 (July 2011)

  "Shielded Dual Mode Microstrip Resonator Measurement of Uniaxial Anisotropy" из журнала IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques (2011).

  "Conductor Profile Effects on the Propagation Constant of Microstrip Transmission Lines" из журнала IMS 2010.

  "N-Port T-Networks and Topologically Symmetric Circuit Theory," из журнала IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques (April 2010)

  "Effect of conductor profile on the insertaion loss, phase constant, and dispersion in thin high frequency transmission lines" из журнала DesignCon Best Paper Award (February 2010)

  "Synthesis of Perfectly Causal Parameterized Compact Models for Planar Transmission Lines" из журнала IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques (Dec, 2009)

  "Measurement of Uniaxial Anisotropy in Rogers RO3010 Substrate Material" из журнала COMCAS (November 2009)

  "Measurement of Planar Substrate Uniaxial Anisotropy" материалы IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques (October 2009)

  "High Accuracy Broadband Measurement of Anisotropic Dielectric Constant Using a Shielded Planar Dual Mode Resonator" материалы ARFTG Microwave Measurement Symposium (2009)

  "Toby's Statue" из журнала IEEE Microwave Magazine (June 2009)

  "RFID Design Using EM Analysis" материалы IEEE MTT-S International Microwave Workshop on Wireless Sensing, Local Positioning and RFID (2009)

  "Topological and Functional Partitioning in EM Analysis: Application to Wafer-Level Chip-Scale Harmonic Filters" материалы IEEE IMS (2009)

  "A Proposed Uniaxial Anisotropic Dielectric Measurement Technique" материалы International Workshop Series on Signal Integrity and High Speed Interconnects (February 2009)

  "Shortening the Design Cycle," из журнала IEEE Microwave Magazine (December 2008)

  "Twenty Three Years: The Acceptance of Maxwell's Theory," из журнала Microwave Journal (July 2008)

  "Electromagnetic Macro-modeling of 3D High Density Trenched Silicon Capacitors for Wafer-Level-Packaging" из журнала IEEE MTT-S International Microwave Symposium Diges (June 2008)

  "Perfectly Calibrated Internal Ports in EM Analysis of Planar Circuits" материалы IEEE IMS (2008)

  "High Frequency Electromagnetic Analysis- A Historical Perspective" материалы IEEE IMS (2008)

  "Synthesis of Compact Lumped Models From Electromagnetic Analysis Results" из журнала IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques (December 2007)

  "Applications of Advanced Shielded Planar EM Analysis Techniques to Antenna Analysis" материалы European Antennas and Propagation Conference (EuCAP) (November 2007)

  "Анализ антенн с применением метода планарного EM моделирования в закрытом объеме" из журнала EDA Expert 17 (2010)

  "EM-Component-Based Design of Planar Circuits" (2.92 Мб) из журнала IEEE Microwave Magazine (August 2007)

  "Perfectly Calibrated Ports For EM Analysis" (753 кб) из журнала Microwave Journal (January 2007)

  "In Search Of Maxwell" (1.32 кб) из журнала Microwave Journal (July 2006)

  "Ускорение электромагнитного моделирования с использованием кластерных вычислительных систем" (468 кб) из журнала EDA Expert #12 (CHIP NEWS 3' 2006)

  "A Potentially Significant On-Wafer High Frequency Measurement Calibration error" (1.35 Мб) из журнала IEEE Microwave Magazine (December 2005)

  "Моделирование СВЧ устройств средствами Sonnet" (4 Мб) из журнала EDA Expert #11 (CHIP NEWS 7' 2005)

  "Planar EM Analysis: A New Standard for High Frequency Applications" (570 кб) из журнала Microwave Journal (November 2004)

  "Conformal Subsections for Accurate EM Analysis" (202 кб) из журнала Microwave Journal (June 2003)

  "Electromagnetic analysis of LTCC high frequency devices" (167 кб) из журнала Microwave Engineering Europe (June 2003)

  "Electromagnetic Analysis Speeds RFID Design" (268 кб) из журнала Microwave & RF (February 2003)

  Скачать бесплатную версию программы Sonnet Lite 


 САПР

 Обoрудование

 Материалы

 Для ВУЗов

 События

 EDA Expert

найтизапрос информациина главную Создание и поддержка - Сёма.Ру 
на главную страницу суперновость