JP2009093327A - Apparatus, method and program for analyzing microstrip line - Google Patents

Apparatus, method and program for analyzing microstrip line Download PDF

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博 鳥屋尾
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an apparatus, a method and a program for analyzing a microstrip line which analyze the characteristic impedance of a microstrip line at high speed with less computer resources, and calculating the cross-sectional size required to achieve a predetermined characteristic impedance. <P>SOLUTION: The apparatus for analyzing a microstrip line 1 includes a base 11 with a dielectric constant ε<SB>sub</SB>and a thickness (h), a surface wiring 13 with a width (w) and a thickness (t), and a surface dielectric 10 with a dielectric constant ε<SB>sr</SB>and a thickness T. The apparatus for analyzing the microstrip line 1 has at least either a first computing means for calculating the effective dielectric constant ε<SB>eff</SB>of the microstrip line 1 using a predetermined relational expression or a second computing means for calculating an undecided structural parameter among structure parameters with a dielectric constant ε<SB>sub</SB>, a thickness (h), a width (w), a thickness (t), a dielectric constant ε<SB>sr</SB>, and a thickness T. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、マイクロストリップ線路の解析装置、マイクロストリップ線路の解析方法、及びマイクロストリップ線路の解析プログラムに関する。   The present invention relates to a microstrip line analysis device, a microstrip line analysis method, and a microstrip line analysis program.

プリント基板に用いられる伝送線路の中で、基板と、この基板の表面に形成される表層配線と、基板の裏面に形成されるグランドプレーンからなるマイクロストリップ線路は、製造の容易さや高密度に配線できる点で優れており、広く使用されている。   Among the transmission lines used for printed circuit boards, microstrip lines consisting of a substrate, a surface layer wiring formed on the surface of the substrate, and a ground plane formed on the back surface of the substrate are easily manufactured and densely wired. It is excellent in that it can be used and is widely used.

マイクロストリップ線路の表層配線は、基板の表層に位置するために、半田や空気と接触することで意図しない短絡や劣化が起こりやすい。このため、これらの短絡や劣化を避けるため、基板表面と表層配線の表面とに表層誘電体を設けて配線を保護する構造をとる場合が一般的である。こうした表層誘電体の一例として数十μm程度の厚さのソルダーレジスト層を挙げることができる。ソルダーレジスト層の存在は、伝送線路に伝送されるマイクロ波が感じる実効的な誘電率を変化させるため、ソルダーレジスト層なしの場合と比べてマイクロストリップ線路の特性インピーダンスが変化することになる。   Since the surface layer wiring of the microstrip line is located on the surface layer of the substrate, an unintended short circuit or deterioration is likely to occur due to contact with solder or air. For this reason, in order to avoid these short circuits and deterioration, it is common to employ a structure in which a surface layer dielectric is provided on the substrate surface and the surface of the surface layer wiring to protect the wiring. An example of such a surface layer dielectric is a solder resist layer having a thickness of about several tens of μm. The presence of the solder resist layer changes the effective dielectric constant felt by the microwave transmitted to the transmission line, so that the characteristic impedance of the microstrip line changes as compared with the case without the solder resist layer.

こうしたソルダーレジスト層を設ける場合の特性インピーダンスの変化にもかかわらず、ソルダーレジスト層を有するマイクロストリップ線路においては、ソルダーレジスト層の存在を考慮しない実効誘電率及び特性インピーダンスの計算式を用いてマイクロストリップ線路の特性インピーダンス設計が行われてきた。これは以下の2つの理由による。   Despite changes in the characteristic impedance when such a solder resist layer is provided, in the microstrip line having the solder resist layer, the microstrip is calculated using a formula for calculating the effective dielectric constant and the characteristic impedance without considering the presence of the solder resist layer. Line characteristic impedance design has been performed. This is due to the following two reasons.

第1に、これまで行われていた低い周波数領域での信号伝送では、特性インピーダンス不整合点における信号反射量が小さく、厳密なインピーダンス設計の必要性は小さかった点を挙げることができる。   First, in signal transmission in the low frequency region that has been performed so far, the amount of signal reflection at the characteristic impedance mismatch point is small, and the need for strict impedance design is small.

そして、第2に、ソルダーレジスト層を設けないマイクロストリップ線路における実効誘電率の計算式は、等角写像法を用いたWheelerによる解析やM. V. Schneiderによる関数近似(非特許文献1参照)等の様々な形で定式化されている一方で、ソルダーレジスト層を設けたマイクロストリップ線路の実効誘電率の計算式として一般に使用されているものはなかったからである。これは、ソルダーレジスト層等の表層誘電体の存在が境界条件を非常に複雑にするため、電磁界分布を解析的に求めることは困難であったからである。   Secondly, there are various formulas for calculating the effective dielectric constant in the microstrip line without the solder resist layer, such as analysis by Wheeler using the conformal mapping method and function approximation by MV Schneider (see Non-Patent Document 1). This is because there is no formula generally used as a formula for calculating the effective dielectric constant of the microstrip line provided with the solder resist layer. This is because the presence of a surface layer dielectric such as a solder resist layer makes the boundary conditions very complicated, and it is difficult to analytically determine the electromagnetic field distribution.

しかしながら、近年の電子機器・デバイスの高速化に伴い、プリント基板上の伝送線路に1GHzを超える高周波信号を伝送する必要性が高まっており、インピーダンス不整合による信号反射を抑えるためにマイクロストリップ線路についてもソルダーレジスト層の影響を考慮した精度の高いインピーダンス設計が必要となりつつある。   However, with the recent increase in the speed of electronic devices and devices, there is an increasing need to transmit high-frequency signals exceeding 1 GHz to the transmission line on the printed circuit board, and in order to suppress signal reflection due to impedance mismatch, a microstrip line is required. However, it is becoming necessary to design impedance with high accuracy in consideration of the influence of the solder resist layer.

このような要請に対して、たとえばPolar Instruments社の特性インピーダンス計算ソフト「Si9000」では境界要素法による2次元電磁界解析を行うことにより複雑な断面構造を持った伝送線路の特性インピーダンスを計算することができる(非特許文献2参照)。
M.V.シュナイダー(M. V. Schneider)著、「Microstrip Lines for Microwave Integrated Circuits」、Bell Systems Technical Journal、(米国)、Vol.48、1969年、pp.1421-1444 ポーラー・インストルメンツ、“RLGCとs-parametersを抽出するPCB伝送線路フィールドソルバー”[online]、[平成19年6月28日検索]、インターネット<URL http://www.polarinstruments.com/jp/index.html>
In response to this requirement, for example, Polar Instruments' characteristic impedance calculation software "Si9000" calculates the characteristic impedance of a transmission line with a complex cross-sectional structure by performing a two-dimensional electromagnetic field analysis using the boundary element method. (See Non-Patent Document 2).
M.M. V. MV Schneider, "Microstrip Lines for Microwave Integrated Circuits", Bell Systems Technical Journal, (USA), Vol. 48, 1969, pp. 1421-1444 Polar Instruments, “PCB transmission line field solver for extracting RLGC and s-parameters” [online], [searched on June 28, 2007], Internet <URL http://www.polarinstruments.com/jp/ index.html>

しかしながら、上記の電磁界解析による方法は、伝送線路の断面モデルから線路の特性インピーダンスを計算することはできるが、逆に設計者が所望する特性インピーダンスを得るには、表層配線やソルダーレジスト層の断面寸法をどのような値にすればよいかを直接計算することができないという課題がある。その結果、表層配線やソルダーレジスト層の最適な断面寸法を得るには、断面寸法の異なる多数のモデルを解析して所望の特性インピーダンスに近い結果を与えるモデルを見出すことが必要であった。   However, the electromagnetic field analysis method described above can calculate the characteristic impedance of the line from the cross-sectional model of the transmission line, but conversely, in order to obtain the characteristic impedance desired by the designer, the surface wiring or solder resist layer There is a problem that it is not possible to directly calculate what value the cross-sectional dimension should be. As a result, in order to obtain the optimum cross-sectional dimensions of the surface wiring and the solder resist layer, it was necessary to analyze a large number of models having different cross-sectional dimensions and find a model that gives a result close to a desired characteristic impedance.

また上記の電磁界解析による方法は、計算機資源を比較的多く使用し、計算時間が長くなる点にも課題を有するものである。   Further, the above-described electromagnetic field analysis method has a problem in that it uses a relatively large amount of computer resources and requires a long calculation time.

本発明の第1の目的は、上記課題を解決するためになされたものである。より具体的には、ソルダーレジスト層をはじめとする表層誘電体によって表層配線が覆われたマイクロストリップ線路の特性インピーダンスを、少ない計算機資源で高速に解析することのできるマイクロストリップ線路の解析装置、マイクロストリップ線路の解析方法、及びマイクロストリップ線路の解析プログラムを提供することにある。   The first object of the present invention is to solve the above problems. More specifically, a microstrip line analysis device that can analyze the characteristic impedance of a microstrip line whose surface layer wiring is covered with a surface layer dielectric such as a solder resist layer at a high speed with a small amount of computer resources. An object is to provide a stripline analysis method and a microstripline analysis program.

さらに本発明の第2の目的は、上記課題を解決するためになされたものである。より具体的には、ソルダーレジスト層をはじめとする表層誘電体によって表層配線が覆われたマイクロストリップ線路において、所定の特性インピーダンスを実現するために必要な断面寸法を算出することのできるマイクロストリップ線路の解析装置、マイクロストリップ線路の解析方法、及びマイクロストリップ線路の解析プログラムを提供することにある。   Furthermore, the second object of the present invention is made to solve the above-mentioned problems. More specifically, in a microstrip line whose surface layer wiring is covered with a surface layer dielectric such as a solder resist layer, a microstrip line capable of calculating a cross-sectional dimension necessary for realizing a predetermined characteristic impedance An analysis apparatus, a microstrip line analysis method, and a microstrip line analysis program are provided.

上記課題を解決するための本発明の第1のマイクロストリップ線路の解析装置は、比誘電率がεsubである厚さhの基板と、該基板上に設けられ、幅がwである厚さtの表層配線と、該表層配線及び前記基板上に設けられ、比誘電率がεsrである厚さTの表層誘電体と、を有するマイクロストリップ線路の解析装置であって、比誘電率がε’であり厚さが無限大である誘電体が、前記表層誘電体の代わりに設けられているとした場合における実効誘電率ε1eff、前記比誘電率ε’、前記比誘電率εsub、前記厚さh、前記幅w、及び前記厚さtの間に成立する第1の関係式と、前記実効誘電率ε1effと前記マイクロストリップ線路の実効誘電率εeffとが一致する場合に、前記比誘電率ε’、前記比誘電率εsub、前記厚さh、前記幅w、前記厚さt、前記比誘電率εsr、及び前記厚さTの間に成立する第2の関係式と、を用いて、前記実効誘電率εeffを算出する第1の演算手段、又は、前記比誘電率εsub、前記厚さh、前記幅w、前記厚さt、前記比誘電率εsr、及び前記厚さTの構造パラメータのうちに未決定の構造パラメータがある場合に、該未決定の構造パラメータ以外の構造パラメータ、及び前記マイクロストリップ線路の特性インピーダンスの値又は前記マイクロストリップ線路の実効誘電率εeffの値から、前記未決定の構造パラメータを算出する第2の演算手段、の少なくともいずれかを有する、ことを特徴とする。 A first microstrip line analyzing apparatus of the present invention for solving the above-described problem is a substrate having a thickness h having a relative dielectric constant of ε sub and a thickness having a width of w provided on the substrate. a microstrip line analysis device having a surface wiring of t and a surface dielectric of thickness T having a relative dielectric constant of ε sr provided on the surface wiring and the substrate, wherein the relative dielectric constant is The effective dielectric constant ε1 eff , the relative dielectric constant ε ′, the relative dielectric constant ε sub when the dielectric having an infinite thickness of ε ′ is provided instead of the surface layer dielectric, When the first relational expression established between the thickness h, the width w, and the thickness t matches the effective dielectric constant ε1 eff and the effective dielectric constant ε eff of the microstrip line, the relative dielectric constant epsilon ', the dielectric constant epsilon sub, said thickness h The width w, the thickness t, the relative permittivity epsilon sr, and using a second relational expression holds between the thickness T, a first calculation for calculating the effective dielectric constant epsilon eff Means, or among the structural parameters of the relative permittivity ε sub , the thickness h, the width w, the thickness t, the relative permittivity ε sr , and the thickness T, there are undecided structural parameters. In this case, the undetermined structural parameter is calculated from the structural parameter other than the undetermined structural parameter and the value of the characteristic impedance of the microstrip line or the value of the effective dielectric constant ε eff of the microstrip line. It is characterized by having at least one of the calculation means.

上記課題を解決するための本発明の第2のマイクロストリップ線路の解析装置は、比誘電率がεsubである厚さhの基板と、該基板上に設けられ、幅がwである厚さtの表層配線と、該表層配線及び前記基板上に設けられ、比誘電率がεsrである厚さTの表層誘電体と、を有するマイクロストリップ線路の解析装置であって、前記マイクロストリップ線路の実効誘電率εeffを、下記式(1),(2),(3)を用いて算出する第1の演算手段、又は、前記比誘電率εsub、前記厚さh、前記幅w、前記厚さt、前記比誘電率εsr、及び前記厚さTの構造パラメータのうちに未決定の構造パラメータがある場合に、該未決定の構造パラメータ以外の構造パラメータ、前記マイクロストリップ線路の特性インピーダンスの値又は前記マイクロストリップ線路の実効誘電率εeffの値、及び下記式(1),(2),(3)を用いて前記未決定の構造パラメータを算出する第2の演算手段、の少なくともいずれかを有する、ことを特徴とする。 A second microstrip line analyzing apparatus of the present invention for solving the above-described problems is a substrate having a thickness h having a relative dielectric constant of ε sub and a thickness having a width of w provided on the substrate. a microstrip line analyzing apparatus, comprising: a surface layer wiring of t; and a surface layer dielectric having a relative dielectric constant of ε sr and provided on the surface layer wiring and the substrate; First effective means for calculating the effective dielectric constant ε eff of the following using the following equations (1), (2), (3), or the relative dielectric constant ε sub , the thickness h, the width w, When there are undecided structural parameters among the structural parameters of the thickness t, the relative dielectric constant ε sr , and the thickness T, the structural parameters other than the undecided structural parameters, the characteristics of the microstrip line Impedance value or before Effective dielectric constant epsilon eff value of the microstrip line, and the following formula (1), (2), having the second calculating means for calculating the structural parameters of the pending, at least one of using (3) It is characterized by that.

Figure 2009093327
Figure 2009093327

本発明のマイクロストリップ線路の解析装置の好ましい態様においては、前記マイクロストリップ線路の解析装置が前記第1の演算手段を有する場合に、前記構造パラメータを入力する第1の構造パラメータ入力手段と、前記第1の演算手段で算出された前記実効誘電率εeffを少なくとも出力する第1の計算結果出力手段と、をさらに有する。 In a preferred aspect of the microstrip line analysis device of the present invention, when the microstrip line analysis device includes the first calculation unit, the first structural parameter input unit inputs the structural parameter; First calculation result output means for outputting at least the effective dielectric constant ε eff calculated by the first calculation means.

本発明のマイクロストリップ線路の解析装置の好ましい態様においては、前記第1の演算手段が、得られた前記実効誘電率εeffを用いて、前記マイクロストリップ線路の特性インピーダンスを求める機能を有する。 In a preferred aspect of the microstrip line analysis device of the present invention, the first calculation means has a function of obtaining the characteristic impedance of the microstrip line using the obtained effective dielectric constant ε eff .

本発明のマイクロストリップ線路の解析装置の好ましい態様においては、前記第1の演算手段が、各周波数ごとの前記比誘電率εsub及び前記比誘電率εsrの値から、少なくとも前記実効誘電率εeffの周波数依存性を求める機能を有する。 In a preferred aspect of the microstrip line analyzing apparatus of the present invention, the first computing means at least calculates the effective dielectric constant ε from the values of the relative dielectric constant ε sub and the relative dielectric constant ε sr for each frequency. It has a function for obtaining the frequency dependence of eff .

本発明のマイクロストリップ線路の解析装置の好ましい態様においては、前記マイクロストリップ線路の解析装置が前記第2の演算手段を有する場合に、前記未決定の構造パラメータ以外の構造パラメータを入力する第2の構造パラメータ入力手段と、前記マイクロストリップ線路の特性インピーダンス又は実効誘電率εeffを入力する特性インピーダンス・実効誘電率入力手段と、前記第2の演算手段で算出された前記未決定の構造パラメータを少なくとも出力する第2の計算結果出力手段と、をさらに有する。 In a preferred aspect of the microstrip line analysis device according to the present invention, when the microstrip line analysis device has the second calculation means, a second structure parameter is input to input a structural parameter other than the undetermined structural parameter. At least the structural parameter input means, the characteristic impedance / effective dielectric constant input means for inputting the characteristic impedance or effective dielectric constant ε eff of the microstrip line, and the undetermined structural parameter calculated by the second computing means And a second calculation result output means for outputting.

上記課題を解決するための本発明の第1のマイクロストリップ線路の解析方法は、比誘電率がεsubである厚さhの基板と、該基板上に設けられ、幅がwである厚さtの表層配線と、該表層配線及び前記基板上に設けられ、比誘電率がεsrである厚さTの表層誘電体と、を有するマイクロストリップ線路の解析方法であって、比誘電率がε’であり厚さが無限大である誘電体が、前記表層誘電体の代わりに設けられているとした場合における実効誘電率ε1eff、前記比誘電率ε’、前記比誘電率εsub、前記厚さh、前記幅w、及び前記厚さtの間に成立する第1の関係式と、前記実効誘電率ε1effと前記マイクロストリップ線路の実効誘電率εeffとが一致する場合に、前記比誘電率ε’、前記比誘電率εsub、前記厚さh、前記幅w、前記厚さt、前記比誘電率εsr、及び前記厚さTの間に成立する第2の関係式と、を用いて、前記実効誘電率εeffを算出する第1の演算ステップ、又は、前記比誘電率εsub、前記厚さh、前記幅w、前記厚さt、前記比誘電率εsr、及び前記厚さTの構造パラメータのうちに未決定の構造パラメータがある場合に、該未決定の構造パラメータ以外の構造パラメータ、及び前記マイクロストリップ線路の特性インピーダンスの値又は前記マイクロストリップ線路の実効誘電率εeffの値から、前記未決定の構造パラメータを算出する第2の演算ステップ、の少なくともいずれかを有する、ことを特徴とする。 The first microstrip line analysis method of the present invention for solving the above-described problem is a substrate having a thickness h having a relative dielectric constant of ε sub and a thickness having a width of w provided on the substrate. a microstrip line analysis method comprising: a surface wiring of t; and a surface dielectric of thickness T having a relative dielectric constant of ε sr provided on the surface wiring and the substrate, wherein the relative dielectric constant is The effective dielectric constant ε1 eff , the relative dielectric constant ε ′, the relative dielectric constant ε sub when the dielectric having an infinite thickness of ε ′ is provided instead of the surface layer dielectric, When the first relational expression established between the thickness h, the width w, and the thickness t matches the effective dielectric constant ε1 eff and the effective dielectric constant ε eff of the microstrip line, the relative dielectric constant epsilon ', the dielectric constant epsilon sub, said thickness h The width w, the thickness t, the relative permittivity epsilon sr, and using a second relational expression holds between the thickness T, a first calculation for calculating the effective dielectric constant epsilon eff There are undecided structural parameters among the structural parameters of the step or the relative dielectric constant ε sub , the thickness h, the width w, the thickness t, the relative dielectric constant ε sr , and the thickness T. In this case, the undetermined structural parameter is calculated from the structural parameter other than the undetermined structural parameter and the value of the characteristic impedance of the microstrip line or the value of the effective dielectric constant ε eff of the microstrip line. At least one of the following calculation steps.

上記課題を解決するための本発明の第2のマイクロストリップ線路の解析方法は、比誘電率がεsubである厚さhの基板と、該基板上に設けられ、幅がwである厚さtの表層配線と、該表層配線及び前記基板上に設けられ、比誘電率がεsrである厚さTの表層誘電体と、を有するマイクロストリップ線路の解析方法であって、前記マイクロストリップ線路の実効誘電率εeffを、下記式(1),(2),(3)を用いて算出する第1の演算ステップ、又は、前記比誘電率εsub、前記厚さh、前記幅w、前記厚さt、前記比誘電率εsr、及び前記厚さTの構造パラメータのうちに未決定の構造パラメータがある場合に、該未決定の構造パラメータ以外の構造パラメータ、前記マイクロストリップ線路の特性インピーダンスの値又は前記マイクロストリップ線路の実効誘電率εeffの値、及び下記式(1),(2),(3)を用いて前記未決定の構造パラメータを算出する第2の演算ステップ、の少なくともいずれかを有する、ことを特徴とする。 The second microstrip line analysis method of the present invention for solving the above-described problem is a substrate having a thickness h having a relative dielectric constant of εsub and a thickness having a width of w provided on the substrate. a microstrip line analysis method comprising: a surface layer wiring of t; and a surface layer dielectric having a relative dielectric constant of ε sr and provided on the surface layer wiring and the substrate. A first calculation step of calculating an effective dielectric constant ε eff of the following using the following formulas (1), (2), and (3), or the relative dielectric constant ε sub , the thickness h, the width w, When there are undecided structural parameters among the structural parameters of the thickness t, the relative dielectric constant ε sr , and the thickness T, the structural parameters other than the undecided structural parameters, the characteristics of the microstrip line Impedance value or Effective dielectric constant epsilon eff value of the microstrip line, and the following formula (1), the undetermined second calculation step of calculating the structural parameters of at least one of using (2), (3) It is characterized by having.

Figure 2009093327
Figure 2009093327

本発明のマイクロストリップ線路の解析方法の好ましい態様においては、前記マイクロストリップ線路の解析方法が前記第1の演算ステップを有する場合に、前記構造パラメータを入力する第1の構造パラメータ入力ステップと、前記第1の演算ステップで算出された前記実効誘電率εeffを少なくとも出力する第1の計算結果出力ステップと、をさらに有する。 In a preferred aspect of the microstrip line analysis method of the present invention, when the microstrip line analysis method includes the first calculation step, the first structural parameter input step for inputting the structural parameter; And a first calculation result output step for outputting at least the effective dielectric constant ε eff calculated in the first calculation step.

本発明のマイクロストリップ線路の解析方法の好ましい態様においては、前記第1の演算ステップが、得られた前記実効誘電率εeffを用いて、前記マイクロストリップ線路の特性インピーダンスを求める機能を有する。 In a preferred aspect of the microstrip line analysis method of the present invention, the first calculation step has a function of obtaining the characteristic impedance of the microstrip line using the obtained effective dielectric constant ε eff .

本発明のマイクロストリップ線路の解析方法の好ましい態様においては、前記第1の演算ステップが、各周波数ごとの前記比誘電率εsub及び前記比誘電率εsrの値から、少なくとも前記実効誘電率εeffの周波数依存性を求める機能を有する。 In a preferred aspect of the microstrip line analysis method of the present invention, the first calculation step includes at least the effective permittivity ε from the values of the relative permittivity ε sub and the relative permittivity ε sr for each frequency. It has a function for obtaining the frequency dependence of eff .

本発明のマイクロストリップ線路の解析方法の好ましい態様においては、前記マイクロストリップ線路の解析方法が前記第2の演算ステップを有する場合に、前記未決定の構造パラメータ以外の構造パラメータを入力する第2の構造パラメータ入力ステップと、前記マイクロストリップ線路の特性インピーダンス又は実効誘電率εeffを入力する特性インピーダンス・実効誘電率入力ステップと、前記第2の演算ステップで算出された前記未決定の構造パラメータを少なくとも出力する第2の計算結果出力ステップと、をさらに有する。 In a preferred aspect of the microstrip line analysis method of the present invention, when the microstrip line analysis method includes the second calculation step, a second structural parameter other than the undetermined structural parameter is input. At least the structure parameter input step, the characteristic impedance / effective dielectric constant input step for inputting the characteristic impedance or effective dielectric constant ε eff of the microstrip line, and the undetermined structural parameter calculated in the second calculation step And a second calculation result output step of outputting.

上記課題を解決するための本発明の第1のマイクロストリップ線路の解析プログラムは、比誘電率がεsubである厚さhの基板と、該基板上に設けられ、幅がwである厚さtの表層配線と、該表層配線及び前記基板上に設けられ、比誘電率がεsrである厚さTの表層誘電体と、を有するマイクロストリップ線路の解析プログラムであって、コンピュータに、比誘電率がε’であり厚さが無限大である誘電体が、前記表層誘電体の代わりに設けられているとした場合における実効誘電率ε1eff、前記比誘電率ε’、前記比誘電率εsub、前記厚さh、前記幅w、及び前記厚さtの間に成立する第1の関係式と、前記実効誘電率ε1effと前記マイクロストリップ線路の実効誘電率εeffとが一致する場合に、前記比誘電率ε’、前記比誘電率εsub、前記厚さh、前記幅w、前記厚さt、前記比誘電率εsr、及び前記厚さTの間に成立する第2の関係式と、を用いて、前記実効誘電率εeffを算出する第1の演算処理手順、又は、前記比誘電率εsub、前記厚さh、前記幅w、前記厚さt、前記比誘電率εsr、及び前記厚さTの構造パラメータのうちに未決定の構造パラメータがある場合に、該未決定の構造パラメータ以外の構造パラメータ、及び前記マイクロストリップ線路の特性インピーダンスの値又は前記マイクロストリップ線路の実効誘電率εeffの値から、前記未決定の構造パラメータを算出する第2の演算処理手順、の少なくともいずれかを実行させる、ことを特徴とする。 A first microstrip line analysis program of the present invention for solving the above-described problem is a substrate having a thickness h having a relative dielectric constant of εsub and a thickness having a width of w provided on the substrate. A microstrip line analysis program comprising a surface wiring of t and a surface dielectric having a thickness T and having a relative dielectric constant of ε sr provided on the surface wiring and the substrate, The effective dielectric constant ε1 eff , the relative dielectric constant ε ′, and the relative dielectric constant when a dielectric having an infinite thickness of ε ′ and an infinite thickness is provided instead of the surface layer dielectric The first relational expression established between ε sub , the thickness h, the width w, and the thickness t matches the effective dielectric constant ε1 eff and the effective dielectric constant ε eff of the microstrip line. The relative dielectric constant ε ′, the Permittivity epsilon sub, said thickness h, using a second relational expression holds between the width w, the thickness t, the relative permittivity epsilon sr, and the thickness T, the effective dielectric A first calculation processing procedure for calculating a rate ε eff , or a structure of the relative permittivity ε sub , the thickness h, the width w, the thickness t, the relative permittivity ε sr , and the thickness T When there is an undecided structural parameter among the parameters, from the structural parameter other than the undecided structural parameter and the value of the characteristic impedance of the microstrip line or the value of the effective dielectric constant ε eff of the microstrip line, At least one of a second calculation processing procedure for calculating the undetermined structural parameter is executed.

上記課題を解決するための本発明の第2のマイクロストリップ線路の解析プログラムは、比誘電率がεsubである厚さhの基板と、該基板上に設けられ、幅がwである厚さtの表層配線と、該表層配線及び前記基板上に設けられ、比誘電率がεsrである厚さTの表層誘電体と、を有するマイクロストリップ線路の解析プログラムであって、コンピュータに、下記式(1),(2),(3)を用いて前記マイクロストリップ線路の実効誘電率εeffを算出する第1の演算処理手順、又は、前記比誘電率εsub、前記厚さh、前記幅w、前記厚さt、前記比誘電率εsr、及び前記厚さTの構造パラメータのうちに未決定の構造パラメータがある場合に、該未決定の構造パラメータ以外の構造パラメータ、前記マイクロストリップ線路の特性インピーダンスの値又は前記マイクロストリップ線路の実効誘電率εeffの値、及び下記式(1),(2),(3)を用いて前記未決定の構造パラメータを算出する第2の演算処理手順、の少なくともいずれかを実行させる、ことを特徴とする。 A second microstrip line analysis program of the present invention for solving the above-described problem is a substrate having a thickness h having a relative dielectric constant of ε sub and a thickness having a width of w provided on the substrate. A microstrip line analysis program comprising a surface wiring of t and a surface dielectric of thickness T having a relative dielectric constant of ε sr provided on the surface wiring and the substrate, The first calculation processing procedure for calculating the effective dielectric constant ε eff of the microstrip line using the equations (1), (2), (3), or the relative dielectric constant ε sub , the thickness h, If there are undecided structural parameters among the structural parameters of width w, thickness t, relative permittivity ε sr , and thickness T, structural parameters other than the undecided structural parameters, the microstrip line The characteristic impedance value or effective permittivity epsilon eff value of the microstrip line, and the following formula (1), (2), the second arithmetic processing procedure for calculating the structural parameters of the non determined using (3) , At least one of the above is executed.

Figure 2009093327
Figure 2009093327

本発明のマイクロストリップ線路の解析プログラムの好ましい態様においては、前記マイクロストリップ線路の解析プログラムが前記コンピュータに前記第1の演算処理手順を実行させる場合に、前記構造パラメータを入力する第1の構造パラメータ入力処理手順と、前記第1の演算処理手順で算出された前記実効誘電率εeffを少なくとも出力する第1の計算結果出力処理手順と、を前記コンピュータにさらに実行させる。 In a preferred aspect of the microstrip line analysis program of the present invention, the first structure parameter for inputting the structure parameter when the microstrip line analysis program causes the computer to execute the first arithmetic processing procedure. The computer is further caused to execute an input processing procedure and a first calculation result output processing procedure for outputting at least the effective dielectric constant ε eff calculated in the first arithmetic processing procedure.

本発明のマイクロストリップ線路の解析プログラムの好ましい態様においては、前記第1の演算処理手順において、得られた前記実効誘電率εeffを用いて、前記マイクロストリップ線路の特性インピーダンスを求める処理を前記コンピュータに実行させる。 In a preferred aspect of the microstrip line analysis program of the present invention, in the first calculation processing procedure, the process for obtaining the characteristic impedance of the microstrip line using the obtained effective permittivity ε eff is performed in the computer. To run.

本発明のマイクロストリップ線路の解析プログラムの好ましい態様においては、前記第1の演算処理手順において、各周波数ごとの前記比誘電率εsub及び前記比誘電率εsrの値から、少なくとも前記実効誘電率εeffの周波数依存性を求める処理を前記コンピュータに実行させる。 In a preferred aspect of the microstrip line analysis program of the present invention, in the first arithmetic processing procedure, at least the effective dielectric constant is calculated from the values of the relative dielectric constant ε sub and the relative dielectric constant ε sr for each frequency. The computer is caused to execute processing for determining the frequency dependence of ε eff .

本発明のマイクロストリップ線路の解析プログラムの好ましい態様においては、前記マイクロストリップ線路の解析プログラムが前記コンピュータに前記第2の演算処理手順を実行させる場合に、前記未決定の構造パラメータ以外の構造パラメータを入力する第2の構造パラメータ入力処理手順と、前記マイクロストリップ線路の特性インピーダンス又は実効誘電率εeffを入力する特性インピーダンス・実効誘電率入力処理手順と、前記第2の演算処理手順で算出された前記未決定の構造パラメータを少なくとも出力する第2の計算結果出力処理手順と、をさらに前記コンピュータに実行させる。 In a preferred aspect of the microstrip line analysis program of the present invention, when the microstrip line analysis program causes the computer to execute the second arithmetic processing procedure, a structural parameter other than the undetermined structural parameter is set. The second structural parameter input processing procedure to be inputted, the characteristic impedance / effective dielectric constant input processing procedure to input the characteristic impedance or effective dielectric constant ε eff of the microstrip line, and the second arithmetic processing procedure were used. And causing the computer to further execute a second calculation result output processing procedure for outputting at least the undetermined structural parameter.

本発明のマイクロストリップ線路の解析装置によれば、所定の関係式を用いて実効誘電率εeffを算出する第1の演算手段を有するので、電磁界解析による方法で用いられる境界要素法等の複雑な計算を一切行うことなく、その結果、表層誘電体が設けられたマイクロストリップ線路の実効誘電率及び特性インピーダンス解析を少ない計算機資源で高速に行うことができるマイクロストリップ線路の解析装置を提供することができる。 According to the microstrip line analyzing apparatus of the present invention, since the first calculating means for calculating the effective dielectric constant ε eff using a predetermined relational expression is provided, the boundary element method used in the method based on the electromagnetic field analysis, etc. As a result, there is provided a microstrip line analysis apparatus capable of performing effective dielectric constant and characteristic impedance analysis of a microstrip line provided with a surface layer dielectric at high speed with less computer resources without performing any complicated calculations. be able to.

本発明のマイクロストリップ線路の解析装置によれば、比誘電率εsub、厚さh、幅w、厚さt、比誘電率εsr、及び厚さTの構造パラメータのうちに未決定の構造パラメータがある場合に、この未決定の構造パラメータ以外の構造パラメータ、及びマイクロストリップ線路の特性インピーダンスの値又はマイクロストリップ線路の実効誘電率εeffの値から、所定の関係式を用いて、上記の未決定の構造パラメータを算出する第2の演算手段を有するので、電磁界解析による方法では直接求めることができなかった最適な断面寸法や材料定数を求めることができ、その結果、所定の特性インピーダンスを実現するために必要な断面寸法及び材料定数の直接の算出が可能となり、精度の高い線路を容易に設計することができるマイクロストリップ線路の解析装置を提供することができる。 According to the microstrip line analyzing apparatus of the present invention, an undecided structure among the structural parameters of relative permittivity ε sub , thickness h, width w, thickness t, relative permittivity ε sr , and thickness T. When there is a parameter, from the structural parameter other than this undecided structural parameter, the value of the characteristic impedance of the microstrip line or the value of the effective dielectric constant ε eff of the microstrip line, using the predetermined relational expression, Since the second calculation means for calculating the undetermined structural parameter is provided, the optimum cross-sectional dimension and material constant that cannot be directly obtained by the electromagnetic field analysis method can be obtained. As a result, the predetermined characteristic impedance can be obtained. A microphone that can directly calculate the cross-sectional dimensions and material constants necessary to realize It is possible to provide an analysis apparatus of the strip line.

本発明のマイクロストリップ線路の解析方法によれば、所定の関係式を用いて実効誘電率εeffを算出する第1の演算ステップを有するので、電磁界解析による方法で用いられる境界要素法等の複雑な計算を一切行うことなく、その結果、表層誘電体が設けられたマイクロストリップ線路の実効誘電率及び特性インピーダンス解析を少ない計算機資源で高速に行うことができるマイクロストリップ線路の解析方法を提供することができる。 According to the microstrip line analysis method of the present invention, since the first calculation step for calculating the effective dielectric constant ε eff using a predetermined relational expression is included, the boundary element method used in the method based on the electromagnetic field analysis, etc. As a result, there is provided a microstrip line analysis method capable of performing effective dielectric constant and characteristic impedance analysis of a microstrip line provided with a surface layer dielectric at high speed with less computer resources without performing any complicated calculation. be able to.

本発明のマイクロストリップ線路の解析方法によれば、比誘電率εsub、厚さh、幅w、厚さt、比誘電率εsr、及び厚さTの構造パラメータのうちに未決定の構造パラメータがある場合に、この未決定の構造パラメータ以外の構造パラメータ、及びマイクロストリップ線路の特性インピーダンスの値又はマイクロストリップ線路の実効誘電率εeffの値から、所定の関係式を用いて、上記の未決定の構造パラメータを算出する第2の演算ステップを有するので、電磁界解析による方法では直接求めることができなかった最適な断面寸法や材料定数を求めることができ、その結果、所定の特性インピーダンスを実現するために必要な断面寸法及び材料定数の直接の算出が可能となり、精度の高い線路を容易に設計することができるマイクロストリップ線路の解析方法を提供することができる。 According to the microstrip line analysis method of the present invention, an undecided structure among the structural parameters of relative permittivity ε sub , thickness h, width w, thickness t, relative permittivity ε sr , and thickness T. When there is a parameter, from the structural parameter other than this undecided structural parameter, the value of the characteristic impedance of the microstrip line or the value of the effective dielectric constant ε eff of the microstrip line, using the predetermined relational expression, Since it has a second calculation step for calculating an undetermined structural parameter, it is possible to obtain the optimum cross-sectional dimensions and material constants that could not be obtained directly by the electromagnetic field analysis method. This makes it possible to directly calculate the cross-sectional dimensions and material constants necessary to realize a high-accuracy line. It is possible to provide a method of analysis cross trip line.

本発明のマイクロストリップ線路の解析プログラムによれば、コンピュータに、所定の関係式を用いて実効誘電率εeffを算出する第1の演算処理手順を実行させるので、電磁界解析による方法で用いられる境界要素法等の複雑な計算を一切行うことなく、その結果、表層誘電体が設けられたマイクロストリップ線路の実効誘電率及び特性インピーダンス解析を少ない計算機資源で高速に行うことができるマイクロストリップ線路の解析プログラムを提供することができる。 According to the microstrip line analysis program of the present invention, the computer is caused to execute the first calculation processing procedure for calculating the effective dielectric constant ε eff using a predetermined relational expression. As a result, the effective permittivity and characteristic impedance analysis of the microstrip line provided with the surface dielectric can be performed at high speed with few computer resources without any complicated calculations such as the boundary element method. An analysis program can be provided.

本発明のマイクロストリップ線路の解析プログラムによれば、コンピュータに、比誘電率εsub、厚さh、幅w、厚さt、比誘電率εsr、及び厚さTの構造パラメータのうちに未決定の構造パラメータがある場合に、この未決定の構造パラメータ以外の構造パラメータ、及びマイクロストリップ線路の特性インピーダンスの値又はマイクロストリップ線路の実効誘電率εeffの値から、所定の関係式を用いて、上記の未決定の構造パラメータを算出する第2の演算処理手順を実行させるので、電磁界解析による方法では直接求めることができなかった最適な断面寸法や材料定数を求めることができ、その結果、所定の特性インピーダンスを実現するために必要な断面寸法及び材料定数の直接の算出が可能となり、精度の高い線路を容易に設計することができるマイクロストリップ線路の解析プログラムを提供することができる。 According to the microstrip line analysis program of the present invention, a computer is used to determine whether the relative dielectric constant ε sub , the thickness h, the width w, the thickness t, the relative dielectric constant ε sr , and the thickness T are not set. When there is a structural parameter to be determined, from a structural parameter other than this undecided structural parameter and the value of the characteristic impedance of the microstrip line or the value of the effective dielectric constant ε eff of the microstrip line, using a predetermined relational expression Because the second calculation processing procedure for calculating the above-mentioned undetermined structural parameters is executed, the optimum cross-sectional dimensions and material constants that could not be obtained directly by the electromagnetic field analysis method can be obtained. Therefore, it is possible to directly calculate the cross-sectional dimensions and material constants necessary to achieve a predetermined characteristic impedance, and to handle highly accurate lines. It is possible to provide an analysis program of the microstrip line can be designed.

以下、本発明の実施例につき説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において任意に変形して実施することができる。   Hereinafter, examples of the present invention will be described, but the present invention is not limited to the following examples, and can be arbitrarily modified and implemented without departing from the gist of the present invention.

[解析の原理]
図1は、本発明のマイクロストリップ線路の解析装置、解析方法、及び解析プログラムが解析対象とするマイクロストリップ線路の模式的な断面図の一例である。図1に示すように、マイクロストリップ線路1は、比誘電率がεsubである厚さhの基板11と、基板11の一方の面に設けられ、幅がwである厚さtの表層配線13と、表層配線13及び基板11上に設けられ、比誘電率がεsrである厚さTの表層誘電体10と、を有する。また、マイクロストリップ線路1において、基板11の両方の面のうち、表層配線13等が設けられていない他方の面には、グランドプレーン12が形成されている。そして、基板11の比誘電率εsub、基板11の厚さh、表層配線13の幅w、表層配線13の厚さt、表層誘電体10の比誘電率εsr、及び表層誘電体10の厚さTが構造パラメータとされる。
[Principle of analysis]
FIG. 1 is an example of a schematic cross-sectional view of a microstrip line to be analyzed by a microstrip line analysis apparatus, analysis method, and analysis program of the present invention. As shown in FIG. 1, a microstrip line 1 includes a substrate 11 having a thickness h having a relative dielectric constant ε sub and a surface layer wiring having a thickness t having a width w provided on one surface of the substrate 11. 13 and a surface layer dielectric 10 having a thickness T and a dielectric constant of ε sr provided on the surface layer wiring 13 and the substrate 11. In the microstrip line 1, a ground plane 12 is formed on the other surface of the substrate 11 where the surface layer wiring 13 or the like is not provided. The relative dielectric constant ε sub of the substrate 11, the thickness h of the substrate 11, the width w of the surface wiring 13, the thickness t of the surface wiring 13, the relative dielectric constant ε sr of the surface dielectric 10, and the surface dielectric 10 The thickness T is a structural parameter.

図2は、表層誘電体の代わりに比誘電率がε’であり厚さが無限大である誘電体を有するマイクロストリップ線路の模式的な断面図である。図2は、図1のマイクロストリップ線路1における表層誘電体10を誘電体20に入れ替えたものである。   FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a microstrip line having a dielectric having a relative dielectric constant of ε ′ and an infinite thickness instead of a surface dielectric. FIG. 2 is obtained by replacing the surface dielectric 10 in the microstrip line 1 of FIG.

本発明のマイクロストリップ線路の解析装置、解析方法、及び解析プログラムにおいては、図1のマイクロストリップ線路1の表層誘電体10の代わりに、図2に示す比誘電率がε’であり厚さが無限大である誘電体20を設けた場合における、マイクロストリップ線路2の実効誘電率ε1eff、誘電体20の比誘電率ε’、基板11の比誘電率εsub、基板の厚さh、表層配線13の幅w、及び表層配線13の厚さtの間に成立する第1の関係式を利用する。さらに、マイクロストリップ線路2の実効誘電率ε1effとマイクロストリップ線路1の実効誘電率εeffとが一致する場合に、誘電体20の比誘電率ε’、基板11の比誘電率εsub、基板11の厚さh、表層配線13の幅w、表層配線13の厚さt、表層誘電体10の比誘電率εsr、及び表層誘電体10の厚さTの間に成立する第2の関係式を利用する。そこで、以下に第1の関係式と第2の関係式を利用して実効誘電率εeffと特性インピーダンスを算出する第1の演算の原理について説明する。その後、構造パラメータのうちに未決定の構造パラメータがある場合において、第1の関係式と第2の関係式を利用してこの未決定の構造パラメータを算出する第2の演算の原理について説明する。 In the microstrip line analysis apparatus, analysis method, and analysis program of the present invention, instead of the surface dielectric 10 of the microstrip line 1 of FIG. 1, the relative dielectric constant shown in FIG. When the infinite dielectric 20 is provided, the effective dielectric constant ε1 eff of the microstrip line 2, the relative dielectric constant ε ′ of the dielectric 20, the relative dielectric constant ε sub of the substrate 11, the thickness h of the substrate, and the surface layer A first relational expression established between the width w of the wiring 13 and the thickness t of the surface wiring 13 is used. Furthermore, in the case where the effective dielectric constant epsilon eff the effective permittivity .epsilon.1 eff and the microstrip line 1 of the microstrip line 2 is matched, the relative dielectric constant of the dielectric 20 epsilon ', the dielectric constant of the substrate 11 epsilon sub, substrate 11, a thickness w of the surface layer wiring 13, a thickness t of the surface layer wiring 13, a relative dielectric constant ε sr of the surface layer dielectric 10 and a thickness T of the surface layer dielectric 10. Use an expression. Therefore, the principle of the first calculation for calculating the effective dielectric constant ε eff and the characteristic impedance using the first relational expression and the second relational expression will be described below. Thereafter, when there is an undetermined structural parameter among the structural parameters, the principle of the second calculation for calculating the undetermined structural parameter using the first relational expression and the second relational expression will be described. .

(第1の演算の原理)
第1の演算の原理においては、マイクロストリップ線路1の実効誘電率εeffを算出する。また、実効誘電率εeffを用いて、マイクロストリップ線路1の特性インピーダンスZcをさらに求めることができる。そこで、ます、こうした実効誘電率εeff及び特性インピーダンスZcの具体的な算出方法について説明する。
(Principle of the first calculation)
In the first calculation principle, the effective dielectric constant ε eff of the microstrip line 1 is calculated. Further, the characteristic impedance Zc of the microstrip line 1 can be further obtained using the effective dielectric constant ε eff . Therefore, a specific method for calculating the effective dielectric constant ε eff and the characteristic impedance Zc will be described.

特性インピーダンスZcは、実効誘電率εeffを用いて、下記式(4)のように表すことができる。 The characteristic impedance Zc can be expressed by the following equation (4) using the effective dielectric constant ε eff .

Figure 2009093327
Figure 2009093327

式(4)で、Zは、図1又は図2において、グランドプレーン12と表層配線13以外の要素を取り除き、グランドプレーン12と表層配線13を真空中においた場合の特性インピーダンスである。そして、式(4)は、真空中の上記特性インピーダンスZと、グランドプレーン12及び表層配線13を実効比誘電率εeffの均一媒質中に置いた場合の特性インピーダンスZcと、の間に成立する一般的な関係式である。 In Expression (4), Z 0 is a characteristic impedance when elements other than the ground plane 12 and the surface wiring 13 are removed and the ground plane 12 and the surface wiring 13 are placed in a vacuum in FIG. 1 or FIG. Equation (4) is established between the characteristic impedance Z 0 in vacuum and the characteristic impedance Zc when the ground plane 12 and the surface layer wiring 13 are placed in a uniform medium having an effective relative dielectric constant ε eff. It is a general relational expression.

真空中に置かれたマイクロストリップ線路の特性インピーダンスZを求める方法はいくつか知られており、例えば、以下の式(5)や式(6)のような近似式が使用されている。そして式(7)は表層配線の配線幅の補正式である。 Several methods for obtaining the characteristic impedance Z 0 of the microstrip line placed in a vacuum are known. For example, approximate expressions such as the following expressions (5) and (6) are used. Formula (7) is a correction formula for the wiring width of the surface layer wiring.

Figure 2009093327
Figure 2009093327

真空中における特性インピーダンスZのマイクロストリップ線路を、実効誘電率(実効的な比誘電率)εeffの媒質中に置いた場合の特性インピーダンスは、上述の式(4)で与えられる。したがって、基板上に表層配線が形成される通常のマイクロストリップ線路のように、均一でない媒質中のマイクロストリップ線路の特性インピーダンスを求めるには、誘電体の分布によるマイクロストリップ線路の実効的な比誘電率(実効誘電率)を求め、その値をεeffとして式(4)に代入すればよい。 The characteristic impedance when a microstrip line having a characteristic impedance Z 0 in a vacuum is placed in a medium having an effective dielectric constant (effective relative dielectric constant) ε eff is given by the above equation (4). Therefore, in order to obtain the characteristic impedance of a microstrip line in a non-uniform medium, such as a normal microstrip line in which surface layer wiring is formed on a substrate, the effective relative dielectric constant of the microstrip line due to the distribution of the dielectric material is obtained. What is necessary is just to obtain | require a ratio (effective dielectric constant) and substitute the value to Formula (4) as (epsilon) eff .

そして、表層配線13が、誘電体20や表層誘電体10に覆われていないマイクロストリップ線路、すなわち基板11及び表層配線13が空気に接している場合の実効的な比誘電率(実効誘電率)εeff’は、M.V.Schneiderによって以下の式(8)に示す近似式として与えられている。 The effective relative dielectric constant (effective dielectric constant) when the surface layer wiring 13 is not covered with the dielectric 20 or the surface layer dielectric 10, that is, when the substrate 11 and the surface layer wiring 13 are in contact with air. ε eff ′ V. It is given by Schneider as an approximate expression shown in the following expression (8).

Figure 2009093327
Figure 2009093327

表層配線13が空気にさらされている場合、伝送されるマイクロ波の媒質は比誘電率εsubの基板と、比誘電率1の空気である。式(8)は、第一項がεsubと1の相加平均であり、これに構造パラメータによる補正項である第二項と、表層配線13の厚さtが有限値であるための補正項である第三項からなっている。 When the surface layer wiring 13 is exposed to air, the transmitted microwave medium is a substrate having a relative dielectric constant ε sub and air having a relative dielectric constant of 1. In the equation (8), the first term is an arithmetic average of ε sub and 1, and the second term which is a correction term based on the structural parameter and the correction for the thickness t of the surface wiring 13 being a finite value. It consists of the third term.

本発明では、まず、この空気の部分を比誘電率ε’の誘電体で満たした場合について考える。これは、図2のマイクロストリップ線路2のように、比誘電率がε’であり厚さが無限大である誘電体20が表層配線13及び基板11上に設けられた状態であり、図1のマイクロストリップ線路1において、比誘電率がε’であり厚さが無限大である誘電体20が、表層誘電体10の代わりに設けられている状態である。この場合、実効的な比誘電率(実効誘電率)ε1effは、式(8)を、εsubとε’の相加平均に補正項を加えた、式(9)の形に拡張することで表すことができると考える。 In the present invention, first, a case where the air portion is filled with a dielectric having a relative dielectric constant ε ′ will be considered. This is a state in which a dielectric 20 having a relative dielectric constant ε ′ and an infinite thickness is provided on the surface wiring 13 and the substrate 11 as in the microstrip line 2 of FIG. In the microstrip line 1, a dielectric 20 having a relative dielectric constant ε ′ and an infinite thickness is provided in place of the surface dielectric 10. In this case, the effective relative dielectric constant (effective dielectric constant) ε1 eff is obtained by extending Equation (8) to the form of Equation (9), which is obtained by adding a correction term to the arithmetic mean of ε sub and ε ′. It can be expressed as

Figure 2009093327
Figure 2009093327

上述のとおり、図2のマイクロストリップ線路2は、上記の考えを確かめるために行った電磁界解析のモデルとなっており、表層配線13より上側の領域が比誘電率ε’の誘電体20によって完全に覆われている。図3は、電磁解析モデル設定値から求めた比誘電率ε’と、近似式から算出した比誘電率ε’と、プロットしたグラフである。具体的には、図3においては、横軸に電磁界解析時に誘電体20に設定した比誘電率ε’の値を、縦軸に電磁界解析結果の特性インピーダンスから、式(4)の関係を利用し、さらに、式(5)又は式(6)、式(7)、及び式(9)を用いて比誘電率ε’を求めた値をそれぞれプロットしたものである。式(9)が妥当性を持っていれば、これら二つのε’は一致し、プロットは傾き1の直線上に乗るはずである。そして、実際に、図3を見れば、両者のプロットはほぼ完全に傾き1の直線に乗っている。このことから、式(9)の拡張は十分妥当性を持っていることがわかる。そして、式(9)は、比誘電率がε’であり厚さが無限大である誘電体20が、表層誘電体10の代わりに設けられているとした場合における実効誘電率ε1eff、比誘電率ε’、比誘電率εsub、厚さh、幅w、及び厚さtの間に成立する第1の関係式であることがわかる。なお電磁界解析に使用した構造パラメータは、εsub=4.29、h=200μm、w=90μm、t=35μm、である。 As described above, the microstrip line 2 in FIG. 2 is a model of electromagnetic field analysis performed to confirm the above idea, and the region above the surface wiring 13 is formed by the dielectric 20 having a relative dielectric constant ε ′. Fully covered. FIG. 3 is a graph in which the relative dielectric constant ε ′ obtained from the electromagnetic analysis model setting value and the relative dielectric constant ε ′ calculated from the approximate expression are plotted. Specifically, in FIG. 3, the horizontal axis represents the value of the relative permittivity ε ′ set in the dielectric 20 during the electromagnetic field analysis, and the vertical axis represents the relationship of Equation (4) from the characteristic impedance of the electromagnetic field analysis result. Further, the values obtained for the relative dielectric constant ε ′ using the formula (5) or the formula (6), the formula (7), and the formula (9) are plotted, respectively. If equation (9) is valid, these two ε's match and the plot should be on a straight line with slope 1. Actually, if FIG. 3 is seen, both plots are almost completely on a straight line with a slope of 1. From this, it can be seen that the expansion of equation (9) is sufficiently valid. Equation (9) indicates that the dielectric 20 having a relative dielectric constant ε ′ and an infinite thickness is provided in place of the surface dielectric 10, and the effective dielectric constant ε1 eff , ratio It can be seen that this is the first relational expression that holds among the dielectric constant ε ′, the relative dielectric constant ε sub , the thickness h, the width w, and the thickness t. The structural parameters used in the electromagnetic field analysis are ε sub = 4.29, h = 200 μm, w = 90 μm, t = 35 μm.

一方、ソルダーレジスト層のような表層誘電体10は、図1のように有限の厚さTを持っているため、表層誘電体10の比誘電率εsrをそのまま式(9)における比誘電率ε’として使うことはできない。しかし、有限の厚さT、比誘電率εsrを持つ表層誘電体10によって覆われた図1のマイクロストリップ線路1の伝送特性と、前記表層誘電体10を取り除き、厚さ無限大、比誘電率ε’を持つ誘電体20で置き換えた図2のマイクロストリップ線路2の伝送特性と、が一致する場合、より具体的には、式(9)の実効誘電率ε1effとマイクロストリップ線路1の実効誘電率εeffとが一致する場合の、誘電体20の比誘電率ε’を表層誘電体10の比誘電率εsr及び厚さTの関数として表現することができれば、その関数ε’(εsr,T)を式(9)に代入することで、表層誘電体10の構造パラメータから実効誘電率εeffを求めることができる。 On the other hand, since the surface dielectric 10 such as the solder resist layer has a finite thickness T as shown in FIG. 1, the relative dielectric constant ε sr of the surface dielectric 10 is directly used as the relative dielectric constant in the equation (9). Cannot be used as ε '. However, the transmission characteristics of the microstrip line 1 of FIG. 1 covered with the surface dielectric 10 having a finite thickness T and relative dielectric constant ε sr and the surface dielectric 10 are removed, and the thickness is infinite and the relative dielectric constant. When the transmission characteristics of the microstrip line 2 in FIG. 2 replaced by the dielectric 20 having the rate ε ′ coincide with each other, more specifically, the effective dielectric constant ε1 eff of the equation (9) and the microstrip line 1 If the relative permittivity ε ′ of the dielectric 20 when the effective permittivity ε eff matches can be expressed as a function of the relative permittivity ε sr and the thickness T of the surface dielectric 10, its function ε ′ ( By substituting ε sr , T) into equation (9), the effective dielectric constant ε eff can be obtained from the structural parameters of the surface dielectric 10.

本発明では、表層誘電体10の厚さTに関する単調増加関数として式(2)、式(3)からなる式を使用し、式(9)を式(1)のように拡張できる。   In the present invention, the formula (2) and the formula (3) are used as a monotonically increasing function regarding the thickness T of the surface dielectric 10, and the formula (9) can be expanded as the formula (1).

Figure 2009093327
Figure 2009093327

式(2)、(3)中、α,β,a,b,c,及びdは、定数である。より具体的には、α,β,a,b,c,及びdは、本近似式の計算結果を実測値又は電磁界解析の結果と一致させるために導入した、構造パラメータに依存しない定数である。パラメータα,βは、実測若しくは電磁界解析によって適宜決定することができる。ここでは、α=2.2、β=−0.2とした。また、パラメータa,b,c,及びdも、実測若しくは電磁界解析によって決定するが、以下に、決定方法の一例を説明する。   In the expressions (2) and (3), α, β, a, b, c, and d are constants. More specifically, α, β, a, b, c, and d are constants that do not depend on structural parameters, which are introduced in order to match the calculation result of this approximate expression with the actual measurement value or the result of electromagnetic field analysis. is there. The parameters α and β can be appropriately determined by actual measurement or electromagnetic field analysis. Here, α = 2.2 and β = −0.2. Parameters a, b, c, and d are also determined by actual measurement or electromagnetic field analysis. An example of the determination method will be described below.

まず、T/tの値が異なる4つのマイクロストリップ線路について、時間領域における反射信号測定の実測、又は電磁界解析を行って算出した特性インピーダンスから、式(4)、式(1)、式(5)又は式(6)、及び式(7)を用い、4つ異なる構造に対応した比誘電率ε’を算出する。次にこれら四組の構造パラメータと比誘電率ε’を式(2)及び(3)に代入して連立方程式を解くことにより、パラメータa,b,c,及びdを決定することができる。   First, with respect to four microstrip lines having different values of T / t, from the characteristic impedance calculated by measuring the reflected signal in the time domain or performing electromagnetic field analysis, the equations (4), (1), ( 5) or using the formula (6) and the formula (7), the relative dielectric constant ε ′ corresponding to four different structures is calculated. Next, the parameters a, b, c, and d can be determined by substituting these four sets of structural parameters and the relative dielectric constant ε ′ into the equations (2) and (3) to solve the simultaneous equations.

図4は、T/tと実効誘電率εeffとの関係を示すグラフであり、図5は、T/tと実効誘電率εeffとの関係を示す他のグラフである。具体的には、図4,5は、上記の方法により求めたパラメータa,b,c,及びdが、それぞれ0.076、0.291、0.135、及び1.651である場合の、式(1)、式(2)、及び式(3)から算出される実効誘電率εeff(近似式計算結果)と、電磁界解析結果のSパラメータから算出される実効誘電率εeff(電磁界解析結果)と、を比較して示したものである。 FIG. 4 is a graph showing the relationship between T / t and effective dielectric constant ε eff, and FIG. 5 is another graph showing the relationship between T / t and effective dielectric constant ε eff . Specifically, FIGS. 4 and 5 show the case where the parameters a, b, c, and d obtained by the above method are 0.076, 0.291, 0.135, and 1.651, respectively. equation (1), equation (2), and that the effective permittivity epsilon eff (approximate expression calculation result) calculated from equation (3), the effective dielectric constant epsilon eff (electromagnetic calculated from S parameter of the electromagnetic field analysis results (Analysis results) are shown in comparison with each other.

図4,5に描かれた曲線は、式(1)、式(2)、及び式(3)から算出した実効誘電率εeffの表層誘電体10の厚さTに対する依存性を表す。一方、図4,5にプロットされた点は、図1のマイクロストリップ線路1において表層誘電体10の厚さTをいくつかの値に設定して行った電磁界解析Sパラメータから算出した実効誘電率εeffをプロットしたものである。また、図4,5はそれぞれ、表層誘電体10の比誘電率εsrを4とした場合と、5とした場合と、の解析結果を表している。そして、図4の種類の異なる曲線は、表層配線13の幅wを変えた場合の結果を表す。なお、図4,5の解析で使用した基板11の比誘電率εsub、及び基板11の厚さhは、それぞれεsub=4.29、h=200μmである。 The curves drawn in FIGS. 4 and 5 represent the dependence of the effective dielectric constant ε eff calculated from the equations (1), (2), and (3) on the thickness T of the surface dielectric 10. On the other hand, the points plotted in FIGS. 4 and 5 are the effective dielectrics calculated from the electromagnetic field analysis S-parameters obtained by setting the thickness T of the surface dielectric 10 to several values in the microstrip line 1 of FIG. The rate ε eff is plotted. 4 and 5 show the analysis results when the relative dielectric constant ε sr of the surface dielectric 10 is 4 and 5. The different types of curves in FIG. 4 represent the results when the width w of the surface wiring 13 is changed. 4 and 5, the relative dielectric constant ε sub of the substrate 11 and the thickness h of the substrate 11 are ε sub = 4.29 and h = 200 μm, respectively.

図4,5を見れば、式(1)、式(2)、及び式(3)を用いて算出される実効誘電率εeffは、マイクロストリップ線路1を定義する構造パラメータT/t,w/t,及びεsrを変化させた場合でも、非常に高い精度で電磁界解析から求められる実効誘電率εeffに一致することがわかる。そして、式(1)〜(3)が、マイクロストリップ線路2の実効誘電率ε1effとマイクロストリップ線路1の実効誘電率εeffとが一致する場合に、比誘電率ε’、比誘電率εsub、厚さh、幅w、厚さt、比誘電率εsr、及び厚さTの間に成立する第2の関係式となっていることがわかる。 4 and 5, the effective dielectric constant ε eff calculated using the equations (1), (2), and (3) is a structural parameter T / t, w that defines the microstrip line 1. It can be seen that even when / t and ε sr are changed, it matches the effective dielectric constant ε eff obtained from the electromagnetic field analysis with very high accuracy. Then, equation (1) to (3), if the effective dielectric constant epsilon eff the effective permittivity .epsilon.1 eff and the microstrip line 1 of the microstrip line 2 is matched, the relative dielectric constant epsilon ', the dielectric constant epsilon It can be seen that the second relational expression is established among sub , thickness h, width w, thickness t, relative dielectric constant ε sr , and thickness T.

したがって、上記説明した解析の原理を用いて実効誘電率εeffの算出を行う手法を利用して、本発明のマイクロストリップ線路の解析装置、マイクロストリップ線路の解析方法、及びマイクロストリップ線路の解析プログラムを構成し、式(1)、式(2)、及び式(3)から計算した実効誘電率εeffと、式(5)又は式(6)で求めた真空中の特性インピーダンスZと、を用いて式(4)を計算することで、マイクロストリップ線路1の構造パラメータ等のデータから、精度の高い特性インピーダンスZcを計算することができる。但し、真空中の特性インピーダンスZの算出は、必ずしも式(5)、式(6)で求める必要はなく、他の一般に知られる計算式その他の方法を用いてもよい。 Therefore, the microstrip line analysis apparatus, the microstrip line analysis method, and the microstrip line analysis program according to the present invention are performed using the method for calculating the effective dielectric constant ε eff using the analysis principle described above. And the effective dielectric constant ε eff calculated from the formula (1), the formula (2), and the formula (3), the characteristic impedance Z 0 in vacuum obtained by the formula (5) or the formula (6), Is used to calculate the characteristic impedance Zc with high accuracy from the data such as the structural parameters of the microstrip line 1. However, the calculation of the characteristic impedance Z 0 of the vacuum is not necessarily the formula (5) need not be determined by Equation (6) may be used a formula other methods known to the other general.

また、ここで使用したパラメータα、β、a,b,c,及びdの値は、電磁界解析から算出される実効誘電率εeffをよく再現しているが、これらのパラメータは、必ずしもここで示した値に限らない。他の値を使用した場合も、精度に違いがあるものの、近似式を用いて特性インピーダンスZcを高速に算出するという、本発明の本質的な効果に何ら影響を与えるものではない。 In addition, the values of the parameters α, β, a, b, c, and d used here closely reproduce the effective dielectric constant ε eff calculated from the electromagnetic field analysis. It is not restricted to the value shown by. Even when other values are used, although there is a difference in accuracy, there is no influence on the essential effect of the present invention that the characteristic impedance Zc is calculated at high speed using an approximate expression.

さらに、上記の説明では、空気の比誘電率1を誘電体20の比誘電率ε’に置き換えることで、一般に知られる式(8)の実効誘電率の近似式を式(9)の形に拡張し、さらに表層誘電体10の厚さTに関する単調増加関数として式(2)、式(3)を使用し、式(9)を式(1)のように拡張している。こうした拡張により、表層誘電体10を持ったマイクロストリップ線路1の解析を可能としている。しかしながら、元となる実効誘電率の近似式は必ずしも式(8)の形式である必要はなく、他の実効誘電率の近似式を同様の考え方によって拡張することも当然考えられる。この場合もε’の値は式(2)及び式(3)を用いればよい。   Furthermore, in the above description, by replacing the relative permittivity 1 of air with the relative permittivity ε ′ of the dielectric 20, the approximate expression of the effective permittivity of the generally known formula (8) is changed to the form of the formula (9). Further, the equations (2) and (3) are used as monotonically increasing functions related to the thickness T of the surface dielectric 10, and the equation (9) is expanded as the equation (1). Such an extension enables analysis of the microstrip line 1 having the surface dielectric 10. However, the approximate expression for the effective dielectric constant is not necessarily in the form of the equation (8), and other approximate expressions for the effective dielectric constant can naturally be extended by the same concept. Also in this case, the value of ε ′ may be obtained by using the equations (2) and (3).

(第2の演算の原理)
第2の演算の原理は、マイクロストリップ線路1の構造パラメータを決める場合に用いるものである。すなわち、第2の演算の原理においては、構造パラメータ(基板11の比誘電率εsub、基板11の厚さh、表面配線13の幅w、表面配線13の厚さt、表層誘電体10の比誘電率εsr、及び表層誘電体10の厚さT)のうちの未決定の構造パラメータを決定する。ここで、「未決定の構造パラメータ」とは、決定されていない構造パラメータや不明の構造パラメータ等をいう。そして、未決定の構造パラメータを、この未決定の構造パラメータ以外の構造パラメータ、及びマイクロストリップ線路1の特性インピーダンスZcの値又はマイクロストリップ線路の実効誘電率εeffの値から算出する。特性インピーダンスZcや実効誘電率εeffは、マイクロストリップ線路1に所望される値(設計目標値)として決められることもあれば、実測によって求められることもある。
(Principle of the second calculation)
The principle of the second calculation is used when determining the structural parameters of the microstrip line 1. That is, in the principle of the second calculation, structural parameters (relative permittivity ε sub of substrate 11, thickness h of substrate 11, width w of surface wiring 13, thickness t of surface wiring 13, surface dielectric 10 The undetermined structural parameters of the dielectric constant ε sr and the thickness T of the surface dielectric 10 are determined. Here, “undecided structural parameter” means an undecided structural parameter, an unknown structural parameter, or the like. Then, the undetermined structural parameter is calculated from the structural parameter other than the undetermined structural parameter and the value of the characteristic impedance Zc of the microstrip line 1 or the value of the effective dielectric constant ε eff of the microstrip line. The characteristic impedance Zc and the effective dielectric constant ε eff may be determined as a desired value (design target value) for the microstrip line 1 or may be obtained by actual measurement.

未決定の構造パラメータは、基板11の比誘電率εsub、基板11の厚さh、表面配線13の幅w、表面配線13の厚さt、表層誘電体10の比誘電率εsr、及び表層誘電体10の厚さTのいずれであってもよい。そこで、以下では、具体例として、表層配線13の幅wを未決定の構造パラメータとする場合、表層誘電体10の比誘電率εsrを未決定の構造パラメータとする場合について説明する。 The undetermined structural parameters are the relative dielectric constant ε sub of the substrate 11, the thickness h of the substrate 11, the width w of the surface wiring 13, the thickness t of the surface wiring 13, the relative dielectric constant ε sr of the surface dielectric 10, and Any of the thickness T of the surface dielectric 10 may be sufficient. Therefore, hereinafter, as a specific example, a case where the width w of the surface layer wiring 13 is an undetermined structural parameter and a case where the relative dielectric constant ε sr of the surface layer dielectric 10 is an undetermined structural parameter will be described.

図1のマイクロストリップ線路1を設計する場合、実際には材料の都合上、基板11の比誘電率εsub、基板11の厚さh、表層配線13の高さt、表層誘電体10の比誘電率εsr、及び表層誘電体10の厚さTは、変更が容易でないことが多い。こうした場合に、表層配線13の幅wを最適な値にすることで所望の特性インピーダンスZcを実現させることが多い。このような場合に、上記の第1の関係式及び第2の関係式を用いて、未決定の構造パラメータである表層配線13の幅wを、残りの構造パラメータ(基板11の比誘電率εsub、基板11の厚さh、表層配線13の高さt、表層誘電体10の比誘電率εsr、及び表層誘電体10の厚さT)及びマイクロストリップ線路1に所望される特性インピーダンスZcの値(設計目標値)から算出する。これにより、マイクロストリップ線路1に求められる特性インピーダンスZcを実現するための最適な表層配線13の幅wを決定することができる。 When designing the microstrip line 1 of FIG. 1, the relative permittivity ε sub of the substrate 11, the thickness h of the substrate 11, the height t of the surface layer wiring 13, and the ratio of the surface layer dielectric 10 are actually used for the convenience of materials. The dielectric constant ε sr and the thickness T of the surface dielectric 10 are often not easily changed. In such a case, a desired characteristic impedance Zc is often realized by setting the width w of the surface layer wiring 13 to an optimum value. In such a case, using the first relational expression and the second relational expression, the width w of the surface layer wiring 13 which is an undetermined structural parameter is set as the remaining structural parameter (relative dielectric constant ε of the substrate 11). sub , thickness h of the substrate 11, height t of the surface layer wiring 13, relative dielectric constant ε sr of the surface layer dielectric 10, and thickness T of the surface layer dielectric 10) and the desired impedance Zc for the microstrip line 1 Is calculated from the value of (design target value). Thereby, the optimum width w of the surface layer wiring 13 for realizing the characteristic impedance Zc required for the microstrip line 1 can be determined.

また、実際に製造されたマイクロストリップ線路1において、使用されている表層誘電体10の比誘電率εsrが不明であることがある。こうした場合には、上記の第1の関係式及び第2の関係式を用いて、未決定の構造パラメータである比誘電率εsrを、残りの構造パラメータ(基板11の比誘電率εsub、基板11の厚さh、表層配線13の幅w、表層配線13の高さt、及び表層誘電体10の厚さT)、及び実測によって得られたマイクロストリップ線路1の特性インピーダンスZcの値又は実測によって得られたマイクロストリップ線路の実効誘電率εeffの値から算出する。こうして実測した特性インピーダンスZc又は実効誘電率εeffのデータを用いることにより、表層誘電体10の比誘電率εsrを知ることができる。 In the actually manufactured microstrip line 1, the relative dielectric constant ε sr of the surface dielectric 10 used may be unknown. In such a case, using the first relational expression and the second relational expression, the relative dielectric constant ε sr that is an undetermined structural parameter is changed to the remaining structural parameter (the relative dielectric constant ε sub of the substrate 11, The thickness h of the substrate 11, the width w of the surface wiring 13, the height t of the surface wiring 13, and the thickness T of the surface dielectric 10, and the characteristic impedance Zc of the microstrip line 1 obtained by actual measurement or It is calculated from the value of the effective dielectric constant ε eff of the microstrip line obtained by actual measurement. By using the data of the characteristic impedance Zc or the effective dielectric constant ε eff thus measured, the relative dielectric constant ε sr of the surface dielectric 10 can be known.

第1の関係式及び第2の関係式については、すでに説明したとおりであるので、説明の重複を避けるためここでの説明は省略する。具体的には、上記の式(1)〜(4)に、未決定の構造パラメータ以外の構造パラメータ、及びマイクロストリップ線路1の特性インピーダンスZc又は実効誘電率εeffをそれぞれ代入するとともに、式(5)又は式(6)に代表される真空中の特性インピーダンスZに、所定のデータを代入し、これら連立方程式を未決定の構造パラメータについて解くことで、最適な未決定の構造パラメータ又は不明であった未決定の構造パラメータを求める。この解析の原理を用いて、本発明のマイクロストリップ線路の解析装置、マイクロストリップ線路の解析方法、及びマイクロストリップ線路の解析プログラムを構成すればよい。 Since the first relational expression and the second relational expression are as described above, the description here is omitted to avoid duplication of explanation. Specifically, the structural parameters other than the undecided structural parameters and the characteristic impedance Zc or effective dielectric constant ε eff of the microstrip line 1 are substituted into the above equations (1) to (4), respectively, and the equations ( 5) or by substituting predetermined data into the characteristic impedance Z 0 in vacuum represented by the formula (6) and solving these simultaneous equations for the undecided structural parameters, the optimum undecided structural parameters or unknown The undetermined structural parameters that were Using this analysis principle, the microstrip line analysis device, microstrip line analysis method, and microstrip line analysis program of the present invention may be configured.

なお、真空中の特性インピーダンスZの算出は必ずしも式(5)、式(6)で求める必要はなく、他の一般に知られる計算式その他の方法を用いてもよいことは、第1の演算の原理の場合と同様である。 Note that the calculation of the characteristic impedance Z 0 in vacuum is not necessarily calculated by the equations (5) and (6), and other generally known calculation equations and other methods may be used. This is the same as the case of the principle.

さらに、未決定の構造パラメータの算出においては、空気の比誘電率1を誘電体20の比誘電率ε’に置き換えることで、一般に知られる式(8)の実効誘電率の近似式を式(9)の形に拡張し、さらに表層誘電体10の厚さTに関する単調増加関数として式(2)、式(3)を使用し、式(9)を式(1)のように拡張している。こうした拡張により、表層誘電体10を持ったマイクロストリップ線路1の解析を可能としている。しかしながら、第1の演算の原理の場合と同様に、元となる実効誘電率の近似式は必ずしも式(8)の形式である必要はなく、他の実効誘電率の近似式を同様の考え方によって拡張することも当然考えられる。この場合もε’の値は式(2)及び式(3)を用いればよい。   Furthermore, in the calculation of the undetermined structural parameter, by replacing the relative dielectric constant 1 of air with the relative dielectric constant ε ′ of the dielectric 20, an approximate expression for the effective dielectric constant of the generally known expression (8) 9), and using equations (2) and (3) as a monotonically increasing function with respect to the thickness T of the surface dielectric 10, the equation (9) is expanded to the equation (1) Yes. Such an extension enables analysis of the microstrip line 1 having the surface dielectric 10. However, as in the case of the first calculation principle, the original approximate expression of the effective dielectric constant does not necessarily need to be in the form of the expression (8). Naturally, expansion is also conceivable. Also in this case, the value of ε ′ may be obtained by using the equations (2) and (3).

[マイクロストリップ線路の解析装置]
本発明のマイクロストリップ線路の解析装置は、図1のマイクロストリップ線路1を解析対象とするものである。そして、上記の第1の演算の原理、第2の演算の原理で説明したとおり、第1の関係式と第2の関係式とを用いて、実効誘電率εeffを算出する第1の演算手段、又は、構造パラメータのうちに未決定の構造パラメータがある場合に、この未決定の構造パラメータ以外の構造パラメータ、及びマイクロストリップ線路の特性インピーダンスの値又は実効誘電率εeffの値から、上記の未決定の構造パラメータを算出する第2の演算手段、の少なくともいずれかを有する。すなわち、本発明のマイクロストリップ線路の解析装置は、第1の演算手段と第2の演算手段とのいずれか一方、又は、第1の演算手段及び第2の演算手段の両方を有している。
[Microstrip line analyzer]
The microstrip line analyzing apparatus of the present invention is intended to analyze the microstrip line 1 of FIG. Then, as described in the principle of the first calculation and the principle of the second calculation, the first calculation for calculating the effective dielectric constant ε eff using the first relational expression and the second relational expression. If there is an undecided structural parameter among the means or structural parameters, the structural parameter other than the undecided structural parameter, the characteristic impedance value of the microstrip line or the effective dielectric constant ε eff At least one of the second calculation means for calculating the undetermined structural parameter. In other words, the microstrip line analyzing apparatus of the present invention has either one of the first calculation means and the second calculation means, or both the first calculation means and the second calculation means. .

上記で説明した第1の関係式と第2の関係式とを用いて、第1の演算手段で実効誘電率εeffを算出する演算の原理については、上記で説明したとおりである。より具体的には、図1に示す表層誘電体10によって表層配線13が覆われたマイクロストリップ線路1の実効誘電率εeff及び特性インピーダンスZcと、断面寸法及び材料の比誘電率と、の関係を近似的に表現した関係式を用意する。そして、この関係式を用い、所定のパラメータを入力し、対応する効誘電率εeff及び特性インピーダンスZcを算出する。 The principle of calculation for calculating the effective dielectric constant ε eff by the first calculation means using the first relational expression and the second relational expression described above is as described above. More specifically, the relationship between the effective dielectric constant ε eff and the characteristic impedance Zc of the microstrip line 1 in which the surface layer wiring 13 is covered with the surface layer dielectric 10 shown in FIG. A relational expression that approximately represents is prepared. Then, using this relational expression, predetermined parameters are input, and the corresponding dielectric constant ε eff and characteristic impedance Zc are calculated.

また、上記で説明した第1の関係式と第2の関係式とを用いて、第2の演算手段で未決定の構造パラメータを算出する演算の原理についても、上記で説明したとおりである。具体的には、図1に示す表層誘電体10によって表層配線13が覆われたマイクロストリップ線路1の実効誘電率εeff及び特性インピーダンスZcと、断面寸法及び材料の比誘電率と、の関係を近似的に表現した関係式を用意する。そして、この関係式を用い、設計目標値又は実測値である特性インピーダンスZc又は実効誘電率εeff、及び既知の構造パラメータの各データを入力し、所定の特性インピーダンスZc又は実効誘電率εeffを実現するために必要な未決定の構造パラメータを算出する。 Further, the principle of calculation for calculating the undetermined structural parameter by the second calculation means using the first relational expression and the second relational expression described above is also as described above. Specifically, the relationship between the effective dielectric constant ε eff and characteristic impedance Zc of the microstrip line 1 in which the surface wiring 13 is covered with the surface dielectric 10 shown in FIG. Prepare a relational expression expressed approximately. Then, using this relational expression, the characteristic impedance Zc or effective dielectric constant ε eff , which is a design target value or an actual measurement value, and each data of known structural parameters are input, and a predetermined characteristic impedance Zc or effective dielectric constant ε eff is obtained. Calculate the undetermined structural parameters necessary for realization.

そこで、上記原理を用いた、第1の演算手段を有するマイクロストリップ線路の解析装置、及び第2の演算手段を有するマイクロストリップ線路の解析装置の具体例について以下に説明する。   Therefore, specific examples of the microstrip line analysis device having the first calculation means and the microstrip line analysis device having the second calculation means using the above principle will be described below.

(第1の演算手段を有するマイクロストリップ線路の解析装置)
図6は、第1の演算手段を有するマイクロストリップ線路の解析装置の一例の構成を機能的に示すブロック図である。第1の演算手段を有するマイクロストリップ線路の解析装置100は、第1の構造パラメータ入力手段と、第1の演算手段と、第1の計算結果出力手段と、を有する。
(A microstrip line analyzing device having a first computing means)
FIG. 6 is a block diagram functionally showing a configuration of an example of a microstrip line analyzing apparatus having the first arithmetic means. The microstrip line analysis apparatus 100 having the first calculation means includes first structural parameter input means, first calculation means, and first calculation result output means.

第1の構造パラメータ入力手段は、構造パラメータを入力する機能を有する。より具体的には、第1の構造パラメータ入力手段では、図1のマイクロストリップ線路1の構造パラメータ(基板11の比誘電率εsub、基板11の厚さh、表層配線13の幅w、表層配線13の高さt、表層誘電体10の比誘電率εsr、及び表層誘電体10の厚さT)の入力と認識が行われる。ここで、基板11の比誘電率εsub及び表層誘電体10の比誘電率εsrの周波数依存性を入力し、第1の構造パラメータ入力手段で、各周波数ごとの比誘電率εsub及び比誘電率εsrの値の認識を行うようにしてもよい。 The first structural parameter input means has a function of inputting a structural parameter. More specifically, in the first structural parameter input means, the structural parameters of the microstrip line 1 of FIG. 1 (relative permittivity ε sub of the substrate 11, thickness h of the substrate 11, width w of the surface wiring 13, surface layer) Input and recognition of the height t of the wiring 13, the relative dielectric constant ε sr of the surface dielectric 10, and the thickness T of the surface dielectric 10 are performed. Here, the frequency dependence of the relative permittivity ε sub of the substrate 11 and the relative permittivity ε sr of the surface dielectric 10 is input, and the first structure parameter input means inputs the relative permittivity ε sub and the ratio for each frequency. The value of the dielectric constant ε sr may be recognized.

第1の演算手段は、上記説明した第1の関係式と第2の関係式とを用いて実効誘電率εeffを算出する機能を有する。具体的には、第1の演算手段は、式(1),(2),(3)を用いて、マイクロストリップ線路1の実効誘電率εeffを算出する。そして、第1の演算手段は、得られた実効誘電率εeffを用いて、マイクロストリップ線路1の特性インピーダンスZcをさらに求める機能を有する。より具体的には、第1の演算手段には、式(5)又は(6)、式(7)、式(4)と、得られた実効誘電率εeffの値と、から特性インピーダンスZcの算出を行う機能が付加されている。なお、基板11の比誘電率εsub及び表層誘電体10の比誘電率εsrの周波数依存性が入力され、第1の構造パラメータ入力手段が、各周波数ごとの比誘電率εsub及び比誘電率εsrのデータの入力を認識した場合には、第1の演算手段では、実効誘電率εeffや特性インピーダンスZcの算出は、各周波数ごとに繰り返し行われる。このように、第1の演算手段は、実効誘電率εeffや特性インピーダンスZcの周波数依存性を求める機能も有している。 The first calculation means has a function of calculating the effective dielectric constant ε eff using the first relational expression and the second relational expression described above. Specifically, the first calculation means calculates the effective dielectric constant ε eff of the microstrip line 1 using equations (1), (2), and (3). The first calculation means has a function of further obtaining the characteristic impedance Zc of the microstrip line 1 using the obtained effective dielectric constant ε eff . More specifically, the first calculation means includes the characteristic impedance Zc from the equation (5) or (6), the equation (7), the equation (4), and the value of the obtained effective dielectric constant ε eff. The function to calculate is added. The frequency dependence of the relative dielectric constant ε sub of the substrate 11 and the relative dielectric constant ε sr of the surface dielectric 10 is input, and the first structural parameter input means performs the relative dielectric constant ε sub and relative dielectric constant for each frequency. When the input of the data of the rate ε sr is recognized, the first calculation means repeatedly calculates the effective dielectric constant ε eff and the characteristic impedance Zc for each frequency. As described above, the first calculation means also has a function of obtaining the frequency dependence of the effective dielectric constant ε eff and the characteristic impedance Zc.

第1の計算結果出力手段は、第1の演算手段で算出された実効誘電率εeffや特性インピーダンスZcを出力する機能を有する。 The first calculation result output unit has a function of outputting the effective dielectric constant ε eff and the characteristic impedance Zc calculated by the first calculation unit.

図7は、マイクロストリップ線路の解析装置のハードウエア構成の一例を示す模式的な説明図である。第1の演算手段を有するマイクロストリップ線路の解析装置100は、本発明のマイクロストリップ線路の解析プログラム又はデータが記録された記録媒体206と、解析装置200とからなる。そして、解析装置200は、データの入出力を行う入出力装置201と、読み込まれたプログラム又はデータを記録するメモリ202と、解析装置200全体を制御したり計算等の処理を行う演算装置203と、計算結果を出力する表示装置204と、で構成されている。また、パス205は、上記各部を接続するためのパスを示している。   FIG. 7 is a schematic explanatory diagram illustrating an example of a hardware configuration of a microstrip line analyzer. The microstrip line analysis apparatus 100 having the first calculation means includes a recording medium 206 on which a microstrip line analysis program or data of the present invention is recorded, and an analysis apparatus 200. The analysis device 200 includes an input / output device 201 that inputs and outputs data, a memory 202 that records a read program or data, an arithmetic device 203 that controls the entire analysis device 200 and performs processing such as calculation. , And a display device 204 that outputs a calculation result. A path 205 indicates a path for connecting the above units.

第1の構造パラメータ入力手段は、第1の演算手段を有するマイクロストリップ線路の解析装置100において、入出力装置201で構成される。そして、構造パラメータ等のデータ値の入力とその入力の認識は、入出力装置201によって行われる。   The first structural parameter input means includes an input / output device 201 in the microstrip line analysis apparatus 100 having the first arithmetic means. The input / output device 201 inputs data values such as structure parameters and recognizes the input.

第1の演算手段は、第1の演算手段を有するマイクロストリップ線路の解析装置100において、メモリ202、記録媒体206、及び演算装置203で構成される。そして、第1の演算手段における各種の機能は、メモリ202又は記録媒体206に記録された本発明のマイクロストリップ線路の解析プログラムに記載された命令に従って、演算装置203が命令処理を実行することによって実現される。   The first calculation means includes a memory 202, a recording medium 206, and a calculation device 203 in the microstrip line analysis device 100 having the first calculation means. The various functions of the first computing means are performed by the computing device 203 executing command processing according to the commands described in the microstrip line analysis program of the present invention recorded in the memory 202 or the recording medium 206. Realized.

第1の計算結果出力手段は、第1の演算手段を有するマイクロストリップ線路の解析装置100において、表示装置204や入出力装置201で構成される。そして、表示装置204に、計算された実効誘電率εeffや特性インピーダンスZcの結果を、数値又は周波数依存性等のグラフの形で表示する。また、入出力装置201の出力装置としてプリンタ等を用いて、計算された実効誘電率εeffや特性インピーダンスZcの結果を印刷等するようにしてもよい。 The first calculation result output means includes the display device 204 and the input / output device 201 in the microstrip line analysis device 100 having the first calculation means. Then, the calculated effective dielectric constant ε eff and characteristic impedance Zc are displayed on the display device 204 in the form of a numerical value or a graph such as frequency dependency. Further, a printer or the like may be used as an output device of the input / output device 201, and the calculated results of the effective dielectric constant ε eff and the characteristic impedance Zc may be printed.

図9は、第1の演算手段を有するマイクロストリップ線路の解析装置の処理手順を示すフローチャートである。図9のフローチャートにおいて、まず、構造パラメータに関する情報を入力する(ステップS301)。なお、ステップS301では、基板11の比誘電率εsub及び表層誘電体10の比誘電率εsrの周波数依存性を入力できるようにしてもよい。次に、与えられた構造パラメータに基づいて、実効誘電率εeffや特性インピーダンスZcの演算(ステップS302)を実行する。ここで、ステップS301で上記の比誘電率εsub及びεsrの各周波数ごとの値が入力されている場合は、ステップS303において全周波数で計算が終了しているかを判断し、未計算の周波数があればステップS302の演算を繰り返す。計算された実効誘電率εeffや特性インピーダンスを出力し(ステップS304)、すべての処理を終了する。ステップ304では各周波数における実効誘電率εeffや特性インピーダンスZcを出力できるようにしてもよい。 FIG. 9 is a flowchart showing the processing procedure of the microstrip line analyzer having the first computing means. In the flowchart of FIG. 9, first, information related to the structure parameter is input (step S301). In step S301, the frequency dependence of the relative dielectric constant ε sub of the substrate 11 and the relative dielectric constant ε sr of the surface dielectric 10 may be input. Next, the effective dielectric constant ε eff and characteristic impedance Zc are calculated based on the given structural parameters (step S302). Here, if the values of the relative dielectric constants ε sub and ε sr are input in step S301 for each frequency, it is determined in step S303 whether the calculation has been completed for all frequencies, and uncalculated frequencies. If there is, the calculation in step S302 is repeated. The calculated effective dielectric constant ε eff and characteristic impedance are output (step S304), and all the processes are terminated. In step 304, the effective dielectric constant ε eff and characteristic impedance Zc at each frequency may be output.

(第2の演算手段を有するマイクロストリップ線路の解析装置)
図8は、第2の演算手段を有するマイクロストリップ線路の解析装置の一例の構成を機能的に示すブロック図である。第2の演算手段を有するマイクロストリップ線路の解析装置101は、第2の構造パラメータ入力手段と、特性インピーダンス・実効誘電率入力手段と、第2の演算手段と、第2の計算結果出力手段と、を有する。なお、第2の演算手段を有するマイクロストリップ線路の解析装置101のハードウエア構成は、図7に示すように、第1の演算手段を有するマイクロストリップ線路の解析装置100と同様のものを用いることができる。
(A microstrip line analysis device having a second calculation means)
FIG. 8 is a block diagram functionally showing a configuration of an example of a microstrip line analyzing apparatus having the second arithmetic means. The microstrip line analyzing apparatus 101 having the second calculation means includes a second structural parameter input means, a characteristic impedance / effective dielectric constant input means, a second calculation means, and a second calculation result output means. Have. As shown in FIG. 7, the hardware configuration of the microstrip line analysis apparatus 101 having the second calculation means is the same as that of the microstrip line analysis apparatus 100 having the first calculation means. Can do.

第2の構造パラメータ入力手段は、未決定の構造パラメータ以外の構造パラメータ(決定している構造パラメータ)の値を入力する機能を有する。具体的には、第2の構造パラメータ入力手段では、図1のマイクロストリップ線路1において決定している構造パラメータの入力と認識が行われる。第2の演算手段を有するマイクロストリップ線路の解析装置101のハードウエア構成上では、図7の入出力装置201により、決定している構造パラメータの入力・認識が行われる。   The second structural parameter input means has a function of inputting values of structural parameters (determined structural parameters) other than undecided structural parameters. Specifically, the second structural parameter input means inputs and recognizes the structural parameter determined in the microstrip line 1 of FIG. On the hardware configuration of the microstrip line analysis apparatus 101 having the second calculation means, the input / recognition of the determined structural parameter is performed by the input / output apparatus 201 of FIG.

特性インピーダンス・実効誘電率入力手段は、マイクロストリップ線路1の設計目標値若しくは実測値としての特性インピーダンスZcの値、又はマイクロストリップ線路1の設計目標値若しくは実測値としての実効誘電率εeffの値を入力する機能を有する。ここで、設計目標値とは、マイクロストリップ線路1が有すべき所望の特性インピーダンスZcの値又は実効誘電率εeffの値であり、実測値とは、得られたマイクロストリップ線路1において実際に測定される特性インピーダンスZcの値又は実効誘電率εeffの値をいう。具体的には、特性インピーダンス・実効誘電率入力手段では、特性インピーダンスZcの値又は実効誘電率εeffの値の入力と認識が行われる。第2の演算手段を有するマイクロストリップ線路の解析装置101のハードウエア構成上では、図7の入出力装置201により特性インピーダンスZcの値又は実効誘電率εeffの値の入力・認識が行われる。 The characteristic impedance / effective dielectric constant input means is a value of the characteristic impedance Zc as a design target value or actual measurement value of the microstrip line 1, or a value of the effective dielectric constant ε eff as a design target value or actual measurement value of the microstrip line 1. Has the function of inputting. Here, the design target value is a value of the desired characteristic impedance Zc that the microstrip line 1 should have or a value of the effective dielectric constant ε eff , and the actually measured value is actually obtained in the obtained microstrip line 1. It refers to the value of the characteristic impedance Zc to be measured or the value of the effective dielectric constant ε eff . Specifically, the characteristic impedance / effective dielectric constant input means inputs and recognizes the value of the characteristic impedance Zc or the value of the effective dielectric constant ε eff . On the hardware configuration of the microstrip line analysis device 101 having the second calculation means, the input / recognition device 201 in FIG. 7 inputs and recognizes the value of the characteristic impedance Zc or the value of the effective dielectric constant ε eff .

第2の演算手段は、上記説明した第1の関係式と第2の関係式とを用いて、構造パラメータに未決定の構造パラメータがある場合に、この未決定の構造パラメータ以外の構造パラメータ、及びマイクロストリップ線路1の特性インピーダンスZcの値又はマイクロストリップ線路1の実効誘電率εeffの値から、上記の未決定の構造パラメータを算出する機能を有する。具体的には、第2の演算手段では、未決定の構造パラメータ以外の構造パラメータ、マイクロストリップ線路1の特性インピーダンスの値又はマイクロストリップ線路1の実効誘電率εeffの値、及び式(1),(2),(3)を用いて未決定の構造パラメータが算出される。算出方法の詳細については上記で説明したとおりであるが、式(1)〜(4)と、式(5)又は式(6)に代表される真空中の特性インピーダンスZを算出する式と、に入力されたデータを代入し、これら連立方程式を未決定パラメータについて解くことで、未決定の構造パラメータを求める。第2の演算手段を有するマイクロストリップ線路の解析装置101のハードウエア構成上では、第2の演算手段における機能は、図7のメモリ202又は記録媒体206に記録された本発明のマイクロストリップ線路の解析プログラムに記載された命令に従って、演算装置203が命令処理を実行することによって実現される。 The second computing means uses the first relational expression and the second relational expression described above, and when there is an undecided structural parameter in the structural parameter, a structural parameter other than the undecided structural parameter, And the function of calculating the above-mentioned undetermined structural parameter from the value of the characteristic impedance Zc of the microstrip line 1 or the value of the effective dielectric constant ε eff of the microstrip line 1. Specifically, in the second calculation means, the structural parameter other than the undecided structural parameter, the value of the characteristic impedance of the microstrip line 1 or the value of the effective dielectric constant ε eff of the microstrip line 1, and the formula (1) , (2), (3) are used to calculate undetermined structural parameters. The details of the calculation method are as described above, but the formulas (1) to (4) and the formula for calculating the characteristic impedance Z 0 in vacuum represented by formula (5) or formula (6) Substituting the data input to, and solving these simultaneous equations for undetermined parameters, undetermined structural parameters are obtained. On the hardware configuration of the microstrip line analysis apparatus 101 having the second arithmetic means, the function of the second arithmetic means is that of the microstrip line of the present invention recorded in the memory 202 or the recording medium 206 of FIG. This is realized by the arithmetic unit 203 executing instruction processing in accordance with instructions described in the analysis program.

第2の計算結果出力手段は、第2の演算手段で算出された未決定の構造パラメータを出力する機能を有する。第2の演算手段を有するマイクロストリップ線路の解析装置101のハードウエア構成上では、第2の計算結果出力手段の機能は、図7における表示装置204に、計算された未決定の構造パラメータを数値等の形で表示することによって実現される。また、第2の計算結果出力手段の機能は、入出力装置201の出力装置としてプリンタ等を用いて、計算された未決定の構造パラメータの結果を印刷等するようにしてもよい。   The second calculation result output unit has a function of outputting the undetermined structural parameter calculated by the second calculation unit. On the hardware configuration of the microstrip line analysis device 101 having the second calculation means, the function of the second calculation result output means is to display the calculated undecided structural parameters on the display device 204 in FIG. It is realized by displaying in the form of etc. In addition, the function of the second calculation result output unit may print the result of the calculated undetermined structural parameter using a printer or the like as the output device of the input / output device 201.

図10は、第2の演算手段を有するマイクロストリップ線路の解析装置の処理手順を示すフローチャートである。図10のフローチャートにおいて、まず、すでに決定している構造パラメータ、及び特性インピーダンスZc又は実効誘電率εeffを入力する(ステップS401)。ここで、特性インピーダンスZcや実効誘電率εeffは、設計目標値又は実測値が用いられる。次に、上記の与えられた構造パラメータ、及び特性インピーダンスZc又は実効誘電率εeffに基づいて、未決定の構造パラメータの値の演算(ステップS402)を実行する。そして、計算された未決定の構造パラメータを出力し(ステップS403)、すべての処理を終了する。 FIG. 10 is a flowchart showing a processing procedure of the microstrip line analyzing apparatus having the second calculating means. In the flowchart of FIG. 10, first, a structural parameter that has already been determined, a characteristic impedance Zc, or an effective dielectric constant ε eff are input (step S401). Here, a design target value or an actual measurement value is used for the characteristic impedance Zc and the effective dielectric constant ε eff . Next, based on the given structural parameter and the characteristic impedance Zc or effective dielectric constant ε eff , calculation of the value of the undetermined structural parameter (step S402) is executed. Then, the calculated undetermined structural parameter is output (step S403), and all the processes are terminated.

[マイクロストリップ線路の解析方法]
本発明のマイクロストリップ線路の解析方法は、図1のマイクロストリップ線路1を解析対象とするものである。そして、上記で説明した第1の関係式と第2の関係式とを用いて、実効誘電率εeffを算出する第1の演算ステップ、又は、構造パラメータのうちに未決定の構造パラメータがある場合に、この未決定の構造パラメータ以外の構造パラメータ、及びマイクロストリップ線路1の特性インピーダンスの値又はマイクロストリップ線路1の実効誘電率εeffの値から、上記の未決定の構造パラメータを算出する第2の演算ステップ、の少なくともいずれかを有する。すなわち、本発明のマイクロストリップ線路の解析方法は、第1の演算ステップと第2の演算ステップとのいずれか一方、又は、第1の演算ステップ及び第2の演算ステップの両方を有している。
[Microstrip line analysis method]
The microstrip line analysis method of the present invention is intended to analyze the microstrip line 1 of FIG. Then, using the first relational expression and the second relational expression described above, there is an undecided structural parameter in the first calculation step for calculating the effective dielectric constant ε eff or the structural parameter. In this case, the undetermined structural parameter is calculated from the structural parameter other than the undetermined structural parameter and the value of the characteristic impedance of the microstrip line 1 or the effective dielectric constant ε eff of the microstrip line 1. And at least one of two calculation steps. That is, the microstrip line analysis method of the present invention includes either one of the first calculation step and the second calculation step, or both the first calculation step and the second calculation step. .

第1の関係式と第2の関係式とを用いて、第1の演算ステップで実効誘電率εeffを算出する演算の原理については、上記で説明したとおりである。このため、説明の重複を避けるためにここでの説明は省略する。 The principle of calculation for calculating the effective dielectric constant ε eff in the first calculation step using the first relational expression and the second relational expression is as described above. For this reason, description here is abbreviate | omitted in order to avoid duplication of description.

また、第1の関係式と第2の関係式とを用いて、第2の演算ステップで未決定の構造パラメータを算出する演算の原理についても、上記で説明したとおりである。このため、説明の重複を避けるためにここでの説明は省略する。   Further, the principle of the calculation for calculating the undetermined structural parameter in the second calculation step using the first relational expression and the second relational expression is also as described above. For this reason, description here is abbreviate | omitted in order to avoid duplication of description.

本発明のマイクロストリップ線路の解析方法は、上記説明した本発明のマイクロストリップ線路の解析装置を動作させることによって実施することができる。例えば、図6,7に示したマイクロストリップ線路の解析装置100における第1の演算手段が動作することにより、第1の演算ステップとして機能し、図7,8に示したマイクロストリップ線路の解析装置101における第2の演算手段が動作することにより、第2の演算ステップとして機能する。その他の各種の手段もそれぞれ動作することによって同様に各種のステップとして機能する。より具体的には、マイクロストリップ線路解析方法は、あらかじめ用意された本発明のマイクロストリップ線路の解析プログラムをパーソナルコンピュータやワークステーション等のコンピュータで実行することにより実現される。上記のプログラムはハードディスク、CD−ROM、DVD等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行される。以下では、マイクロストリップ線路の解析装置での説明との重複を避けるため、第1の演算ステップを有するマイクロストリップ線路の解析方法、第2の演算ステップを有するマイクロストリップ線路の解析方法における代表的な事項について説明を行う。   The microstrip line analysis method of the present invention can be implemented by operating the microstrip line analysis apparatus of the present invention described above. For example, the first calculation means in the microstrip line analysis device 100 shown in FIGS. 6 and 7 operates to function as a first calculation step, and the microstrip line analysis device shown in FIGS. The second calculation means in 101 functions, and functions as a second calculation step. Various other means also function as various steps by operating each other. More specifically, the microstrip line analysis method is realized by executing a prepared microstrip line analysis program of the present invention on a computer such as a personal computer or a workstation. The above program is recorded on a computer-readable recording medium such as a hard disk, CD-ROM, or DVD, and is executed by being read from the recording medium by the computer. In the following, in order to avoid duplication with the description of the microstrip line analysis device, typical methods in the microstrip line analysis method having the first calculation step and the microstrip line analysis method having the second calculation step are used. Explain matters.

(第1の演算ステップを有するマイクロストリップ線路の解析方法)
第1の演算ステップを有するマイクロストリップ線路の解析方法は、第1の構造パラメータ入力ステップと、第1の演算ステップと、第1の計算結果出力ステップと、を有する。第1の構造パラメータ入力ステップでは、構造パラメータの入力が行われる。第1の演算ステップでは、上記説明した第1の関係式と第2の関係式とを用いて実効誘電率εeffの算出が行われる。具体的には、第1の演算ステップでは、式(1),(2),(3)を用いて、マイクロストリップ線路1の実効誘電率εeffの算出が行われる。そして、第1の計算結果出力ステップでは、第1の演算ステップで算出された実効誘電率εeffの出力が少なくとも行われる。
(Method for analyzing microstrip line having first calculation step)
The microstrip line analysis method having the first calculation step includes a first structural parameter input step, a first calculation step, and a first calculation result output step. In the first structural parameter input step, structural parameters are input. In the first calculation step, the effective dielectric constant ε eff is calculated using the first relational expression and the second relational expression described above. Specifically, in the first calculation step, the effective dielectric constant ε eff of the microstrip line 1 is calculated using equations (1), (2), and (3). In the first calculation result output step, at least the effective dielectric constant ε eff calculated in the first calculation step is output.

第1の演算ステップを有するマイクロストリップ線路の解析方法は、第1の演算ステップが、得られた実効誘電率εeffを用いて、マイクロストリップ線路1の特性インピーダンスZcを求める機能を有してもよい。また、第1の演算ステップにおいて、入力された各周波数ごとの基板11の比誘電率εsub及び表層誘電体10の比誘電率εsrの値から、実効誘電率εeffの周波数依存性を求めることができるようにしてもよく、さらに、特性インピーダンスZcの周波数依存性を求めることができるようにしてもよい。そして、第1の計算結果出力ステップで、第1の演算ステップで算出された上記の特性インピーダンスZcの出力を行ってもよい。 In the microstrip line analysis method having the first calculation step, the first calculation step has a function of obtaining the characteristic impedance Zc of the microstrip line 1 using the obtained effective dielectric constant ε eff. Good. In the first calculation step, the frequency dependence of the effective dielectric constant ε eff is obtained from the values of the relative dielectric constant ε sub of the substrate 11 and the relative dielectric constant ε sr of the surface layer dielectric 10 for each input frequency. Further, the frequency dependence of the characteristic impedance Zc may be obtained. Then, in the first calculation result output step, the characteristic impedance Zc calculated in the first calculation step may be output.

(第2の演算ステップを有するマイクロストリップ線路の解析方法)
第2の演算ステップを有するマイクロストリップ線路の解析方法は、第2の構造パラメータ入力ステップと、特性インピーダンス・実効誘電率入力ステップと、第2の演算ステップと、第2の計算結果出力ステップと、を有する。
(Method for analyzing microstrip line having second calculation step)
A microstrip line analysis method having a second calculation step includes a second structural parameter input step, a characteristic impedance / effective dielectric constant input step, a second calculation step, a second calculation result output step, Have

第2の構造パラメータ入力ステップでは、未決定の構造パラメータ以外の構造パラメータの入力が行われる。特性インピーダンス・実効誘電率入力ステップでは、マイクロストリップ線路1の設計目標値又は実測値としての、特性インピーダンスZcの値又は実効誘電率εeffの値の入力が行われる。ここで、設計目標値とは、マイクロストリップ線路1が有すべき所望の特性インピーダンスZcの値又は実効誘電率εeffの値であり、実測値とは、得られたマイクロストリップ線路1において実際に測定される特性インピーダンスZcの値又は実効誘電率εeffの値をいう。 In the second structural parameter input step, structural parameters other than the undecided structural parameters are input. In the characteristic impedance / effective dielectric constant input step, the value of the characteristic impedance Zc or the value of the effective dielectric constant ε eff as the design target value or the actual measurement value of the microstrip line 1 is input. Here, the design target value is a value of the desired characteristic impedance Zc that the microstrip line 1 should have or a value of the effective dielectric constant ε eff , and the actually measured value is actually obtained in the obtained microstrip line 1. It refers to the value of the characteristic impedance Zc to be measured or the value of the effective dielectric constant ε eff .

第2の演算ステップでは、上記説明した第1の関係式と第2の関係式とを用いて、構造パラメータに未決定の構造パラメータがある場合に、この未決定の構造パラメータ以外の構造パラメータ、及びマイクロストリップ線路1の特性インピーダンスZcの値又は実効誘電率εeffの値から、上記の未決定の構造パラメータの算出が行われる。より具体的には、第2の演算ステップでは、未決定の構造パラメータ以外の構造パラメータ、マイクロストリップ線路1の特性インピーダンスZcの値又は実効誘電率εeffの値、及び式(1),(2),(3)を用いて未決定の構造パラメータが算出される。そして、第2の計算結果出力ステップでは、第2の演算ステップで算出された未決定の構造パラメータを出力する。 In the second calculation step, when there is an undecided structural parameter using the first relational expression and the second relational expression described above, a structural parameter other than the undecided structural parameter, Then, the above-described undetermined structural parameter is calculated from the value of the characteristic impedance Zc of the microstrip line 1 or the value of the effective dielectric constant ε eff . More specifically, in the second calculation step, the structural parameters other than the undecided structural parameters, the value of the characteristic impedance Zc or the value of the effective dielectric constant ε eff of the microstrip line 1, and the expressions (1) and (2 ) And (3) are used to calculate undetermined structural parameters. In the second calculation result output step, the undetermined structure parameter calculated in the second calculation step is output.

[マイクロストリップ線路の解析プログラム]
本発明のマイクロストリップ線路の解析プログラムは、図1のマイクロストリップ線路1を解析対象とするものである。そして、コンピュータに、上記で説明した第1の関係式と第2の関係式とを用いて、実効誘電率εeffを算出する第1の演算処理手順、又は、構造パラメータのうちに未決定の構造パラメータがある場合に、この未決定の構造パラメータ以外の構造パラメータ、及びマイクロストリップ線路の特性インピーダンスの値又は実効誘電率εeffの値から、上記の未決定の構造パラメータを算出する第2の演算処理手順、の少なくともいずれかを実行させる。すなわち、本発明のマイクロストリップ線路の解析プログラムは、コンピュータに、第1の演算処理手順と第2の演算処理手順とのいずれか一方、又は、第1の演算処理手順及び第2の演算処理手順の両方を実行させるようになっている。
[Microstrip line analysis program]
The microstrip line analysis program of the present invention analyzes the microstrip line 1 of FIG. Then, the computer uses the first relational expression and the second relational expression described above, and the first arithmetic processing procedure for calculating the effective dielectric constant ε eff , or the structure parameter that has not yet been determined. When there is a structural parameter, the second structural parameter is calculated from the structural parameter other than the undecided structural parameter and the value of the characteristic impedance or effective dielectric constant ε eff of the microstrip line. At least one of the arithmetic processing procedures is executed. In other words, the microstrip line analysis program of the present invention allows a computer to execute either the first arithmetic processing procedure or the second arithmetic processing procedure, or the first arithmetic processing procedure and the second arithmetic processing procedure. Both are supposed to be executed.

第1の関係式と第2の関係式とを用いて、第1の演算処理手順で実効誘電率εeffを算出する演算の原理については、上記で説明したとおりである。より具体的には、図1に示す表層誘電体10によって表層配線13が覆われたマイクロストリップ線路1の実効誘電率εeff及び特性インピーダンスZcと、断面寸法及び材料の比誘電率と、の関係を近似的に表現した関係式を用意する。そして、コンピュータに、上記の関係式を用い、入力された所定のパラメータより、対応する効誘電率εeff及び特性インピーダンスZcを算出する処理を実行させるものである。 The principle of the calculation for calculating the effective dielectric constant ε eff in the first calculation processing procedure using the first relational expression and the second relational expression is as described above. More specifically, the relationship between the effective dielectric constant ε eff and the characteristic impedance Zc of the microstrip line 1 in which the surface layer wiring 13 is covered with the surface layer dielectric 10 shown in FIG. A relational expression that approximately represents is prepared. Then, the computer is caused to execute processing for calculating the corresponding dielectric constant ε eff and characteristic impedance Zc from the input predetermined parameters using the above relational expression.

また、第1の関係式と第2の関係式とを用いて、第2の演算処理手順で未決定の構造パラメータを算出する演算の原理についても、上記で説明したとおりである。具体的には、図1に示す表層誘電体10によって表層配線13が覆われたマイクロストリップ線路1の実効誘電率εeff及び特性インピーダンスZcと、断面寸法及び材料の比誘電率と、の関係を近似的に表現した関係式を用意する。そして、コンピュータに、上記の関係式を用い、入力された設計目標値又は実測値である特性インピーダンスZc又は実効誘電率εeff、及び既知の構造パラメータより、所定の特性インピーダンスZc又は実効誘電率εeffを実現するために必要な未決定の構造パラメータを算出する処理を実行させるものである。 Further, the principle of calculation for calculating an undetermined structural parameter in the second calculation processing procedure using the first relational expression and the second relational expression is also as described above. Specifically, the relationship between the effective dielectric constant ε eff and characteristic impedance Zc of the microstrip line 1 in which the surface wiring 13 is covered with the surface dielectric 10 shown in FIG. Prepare a relational expression expressed approximately. Then, using the above relational expression, the computer inputs a predetermined characteristic impedance Zc or effective dielectric constant ε eff from a characteristic impedance Zc or effective dielectric constant ε eff that is an inputted design target value or actual measurement value and a known structural parameter. A process for calculating an undetermined structural parameter necessary for realizing eff is executed.

本発明のマイクロストリップ線路の解析プログラムは、上記説明した本発明のマイクロストリップ線路の解析装置を動作させるために用いられるものである。そして、本発明のマイクロストリップ線路の解析装置が動作することになり、本発明のマイクロストリップ線路の解析方法が実施されることになる。例えば、コンピュータに第1の演算処理手順を実行させると、図6,7に示したマイクロストリップ線路の解析装置100における第1の演算手段が動作して、本発明のマイクロストリップ線路の解析方法の第1の演算ステップが実施されることになる。同様に、コンピュータに第2の演算処理手順を実行させると、図7,8に示したマイクロストリップ線路の解析装置101における第2の演算手段が動作することになり、本発明のマイクロストリップ線路の解析方法の第2の演算ステップが実施されることになる。その他の各種の処理手順と、手段及びステップとの関係も同様である。より具体的には、マイクロストリップ線路解析プログラムは、パーソナルコンピュータやワークステーション等のコンピュータで実行することにより実現される。そして、このプログラムはハードディスク、CD−ROM、DVD等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行される。以下では、マイクロストリップ線路の解析装置での説明との重複を避けるため、第1の演算処理手順を有するマイクロストリップ線路の解析プログラム、第2の演算処理手順を有するマイクロストリップ線路の解析プログラムにおける代表的な事項について説明を行う。   The microstrip line analysis program of the present invention is used to operate the microstrip line analysis apparatus of the present invention described above. Then, the microstrip line analysis apparatus of the present invention operates, and the microstrip line analysis method of the present invention is implemented. For example, when the computer executes the first calculation processing procedure, the first calculation means in the microstrip line analysis apparatus 100 shown in FIGS. 6 and 7 operates, and the microstrip line analysis method of the present invention is performed. The first calculation step will be performed. Similarly, when the computer executes the second calculation processing procedure, the second calculation means in the microstrip line analysis apparatus 101 shown in FIGS. 7 and 8 operates, and the microstrip line of the present invention is operated. The second calculation step of the analysis method will be performed. The relationship between other various processing procedures and means and steps is also the same. More specifically, the microstrip line analysis program is realized by being executed by a computer such as a personal computer or a workstation. This program is recorded on a computer-readable recording medium such as a hard disk, CD-ROM, or DVD, and is executed by being read from the recording medium by the computer. In the following, in order to avoid duplication with the description of the microstrip line analysis device, a representative of the microstrip line analysis program having the first arithmetic processing procedure and the microstrip line analysis program having the second arithmetic processing procedure Explain specific matters.

(第1の演算処理手順を有するマイクロストリップ線路の解析プログラム)
第1の演算処理手順を有するマイクロストリップ線路の解析プログラムは、コンピュータに、第1の構造パラメータ入力処理手順と、第1の演算処理手順と、第1の計算結果出力処理手順と、を実行させる。
(A microstrip line analysis program having a first arithmetic processing procedure)
A microstrip line analysis program having a first arithmetic processing procedure causes a computer to execute a first structural parameter input processing procedure, a first arithmetic processing procedure, and a first calculation result output processing procedure. .

第1の構造パラメータ入力処理手段では、コンピュータでの構造パラメータの入力と認識が行われる。   In the first structural parameter input processing means, the structural parameters are input and recognized by a computer.

第1の演算処理手順では、コンピュータに、上記説明した第1の関係式と第2の関係式とを用いて、実効誘電率εeffを算出させる処理が行われる。具体的には、第1の演算処理手順では、コンピュータに、式(1),(2),(3)を用いてマイクロストリップ線路1の実効誘電率εeffを算出させる処理が行われる。そして、第1の計算結果出力処理手順では、コンピュータに第1の演算処理手順で算出された実効誘電率εeffの出力処理を少なくとも行わせる。 In the first calculation processing procedure, a process for causing the computer to calculate the effective dielectric constant ε eff using the first relational expression and the second relational expression described above is performed. Specifically, in the first calculation processing procedure, processing is performed for causing the computer to calculate the effective dielectric constant ε eff of the microstrip line 1 using the equations (1), (2), and (3). In the first calculation result output processing procedure, the computer causes at least the output processing of the effective dielectric constant ε eff calculated in the first calculation processing procedure.

第1の演算処理手順を有するマイクロストリップ線路の解析プログラムは、第1の演算処理手順において、得られた実効誘電率εeffを用いて、マイクロストリップ線路1の特性インピーダンスZcを求める処理をコンピュータに実行させてもよい。また、第1の演算処理手順において、入力された各周波数ごとの基板11の比誘電率εsub及び表層誘電体10の比誘電率εsrの値から、少なくとも実効誘電率εeffの周波数依存性を求める処理を前記コンピュータに実行させてもよく、さらに、特性インピーダンスZcの周波数依存性を求める処理を前記コンピュータに実行させてもよい。そして、第1の計算結果出力処理手順で、コンピュータに第1の演算処理手順で算出された上記の特性インピーダンスZcの出力処理を行わせてもよい。 The microstrip line analysis program having the first calculation processing procedure uses a computer to perform a process for obtaining the characteristic impedance Zc of the microstrip line 1 using the effective dielectric constant ε eff obtained in the first calculation processing procedure. It may be executed. Further, in the first calculation processing procedure, at least the frequency dependence of the effective dielectric constant ε eff from the input values of the relative dielectric constant ε sub of the substrate 11 and the relative dielectric constant ε sr of the surface dielectric 10. May be executed by the computer, and further, the computer may be executed to determine the frequency dependence of the characteristic impedance Zc. Then, in the first calculation result output processing procedure, the computer may output the characteristic impedance Zc calculated in the first calculation processing procedure.

(第2の演算処理手順を有するマイクロストリップ線路の解析プログラム)
第2の演算処理手順を有するマイクロストリップ線路の解析プログラムは、コンピュータに、第2の構造パラメータ入力処理手順と、特性インピーダンス・実効誘電率入力処理手順と、第2の演算処理手順と、第2の計算結果出力処理手順と、を実行させる。
(A microstrip line analysis program having a second arithmetic processing procedure)
A microstrip line analysis program having a second arithmetic processing procedure is stored in a computer by a second structural parameter input processing procedure, a characteristic impedance / effective dielectric constant input processing procedure, a second arithmetic processing procedure, The calculation result output processing procedure is executed.

第2の構造パラメータ入力処理手順では、コンピュータへの未決定の構造パラメータ以外の構造パラメータの入力と認識が行われる。特性インピーダンス・実効誘電率入力処理手順では、コンピュータへの、マイクロストリップ線路1の設計目標値又は実測値としての特性インピーダンスZcの値又は実効誘電率εeffの値の入力と認識が行われる。ここで、設計目標値及び実測値については上記で説明したとおりである。 In the second structural parameter input processing procedure, a structural parameter other than an undetermined structural parameter is input to and recognized by the computer. In the characteristic impedance / effective dielectric constant input processing procedure, the computer inputs and recognizes the value of the characteristic impedance Zc or the value of the effective dielectric constant ε eff as the design target value or actually measured value of the microstrip line 1. Here, the design target value and the actual measurement value are as described above.

第2の演算処理手順では、コンピュータに、上記説明した第1の関係式と第2の関係式とを用いて、構造パラメータに未決定の構造パラメータがある場合に、この未決定の構造パラメータ以外の構造パラメータ、及びマイクロストリップ線路1の特性インピーダンスZcの値又は実効誘電率εeffの値から、上記の未決定の構造パラメータの算出を実行させる。より具体的には、第2の演算処理手順では、コンピュータに、未決定の構造パラメータ以外の構造パラメータ、マイクロストリップ線路1の特性インピーダンスZcの値又は実効誘電率εeffの値、及び式(1),(2),(3)を用いて未決定の構造パラメータの算出を実行させる。そして、第2の計算結果出力処理手順では、第2の演算処理手順によって算出された未決定の構造パラメータを少なくとも出力する処理をコンピュータに実行させる。 In the second calculation processing procedure, when there are undecided structural parameters in the structural parameter using the first relational expression and the second relational expression described above, the computer other than the undecided structural parameters. Calculation of the above-mentioned undetermined structural parameter is executed from the value of the structural parameter and the value of the characteristic impedance Zc of the microstrip line 1 or the value of the effective dielectric constant ε eff . More specifically, in the second arithmetic processing procedure, the computer is caused to receive a structural parameter other than the undecided structural parameter, the value of the characteristic impedance Zc of the microstrip line 1 or the value of the effective dielectric constant ε eff , and the formula (1 ), (2), and (3) are used to calculate an undecided structure parameter. In the second calculation result output processing procedure, the computer is caused to execute a process of outputting at least the undetermined structural parameter calculated by the second calculation processing procedure.

本発明のマイクロストリップ線路の解析装置、解析方法、及び解析プログラムが解析対象とするマイクロストリップ線路の模式的な断面図の一例である。1 is an example of a schematic cross-sectional view of a microstrip line to be analyzed by a microstrip line analysis apparatus, analysis method, and analysis program of the present invention. 表層誘電体の代わりに比誘電率がε’であり厚さが無限大である誘電体を有するマイクロストリップ線路の模式的な断面図である。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of a microstrip line having a dielectric having a relative dielectric constant of ε ′ and an infinite thickness instead of a surface dielectric. 電磁解析モデル設定値から求めた比誘電率ε’と、近似式から算出した比誘電率ε’と、プロットしたグラフである。It is the graph which plotted the dielectric constant (epsilon) 'calculated | required from the electromagnetic analysis model setting value, and the dielectric constant (epsilon)' calculated from the approximate expression. T/tと実効誘電率εeffとの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between T / t and effective dielectric constant (epsilon) eff . T/tと実効誘電率εeffとの関係を示す他のグラフである。It is another graph which shows the relationship between T / t and effective dielectric constant (epsilon) eff . 第1の演算手段を有するマイクロストリップ線路の解析装置の一例の構成を機能的に示すブロック図である。It is a block diagram which shows functionally the structure of an example of the analysis apparatus of a microstrip line which has a 1st calculating means. マイクロストリップ線路の解析装置のハードウエア構成の一例を示す模式的な説明図である。It is typical explanatory drawing which shows an example of the hardware constitutions of the analysis apparatus of a microstrip line. 第2の演算手段を有するマイクロストリップ線路の解析装置の一例の構成を機能的に示すブロック図である。It is a block diagram which shows functionally the structure of an example of the analysis apparatus of the microstrip line which has a 2nd calculating means. 第1の演算手段を有するマイクロストリップ線路の解析装置の処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process sequence of the analyzer of a microstrip line which has a 1st calculating means. 第2の演算手段を有するマイクロストリップ線路の解析装置の処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process sequence of the analyzer of a microstrip line which has a 2nd calculating means.

符号の説明Explanation of symbols

1,2 マイクロストリップ線路
10 表層誘電体
11 基板
12 グランドプレーン
13 表層配線
20 誘電体
100 第1の演算手段を有するマイクロストリップ線路の解析装置
101 第2の演算手順を有するマイクロストリップ線路の解析装置
200 解析装置
201 入出力装置
202 メモリ
203 演算装置
204 表示装置
205 パス
206 記憶媒体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 2 Microstrip line 10 Surface layer dielectric 11 Board | substrate 12 Ground plane 13 Surface layer wiring 20 Dielectric 100 Microstrip line analysis apparatus 101 which has 1st calculating means 101 Microstrip line analysis apparatus 200 which has 2nd calculation procedure 200 Analysis device 201 Input / output device 202 Memory 203 Arithmetic device 204 Display device 205 Path 206 Storage medium

Claims (18)

比誘電率がεsubである厚さhの基板と、該基板上に設けられ、幅がwである厚さtの表層配線と、該表層配線及び前記基板上に設けられ、比誘電率がεsrである厚さTの表層誘電体と、を有するマイクロストリップ線路の解析装置であって、
比誘電率がε’であり厚さが無限大である誘電体が、前記表層誘電体の代わりに設けられているとした場合における実効誘電率ε1eff、前記比誘電率ε’、前記比誘電率εsub、前記厚さh、前記幅w、及び前記厚さtの間に成立する第1の関係式と、
前記実効誘電率ε1effと前記マイクロストリップ線路の実効誘電率εeffとが一致する場合に、前記比誘電率ε’、前記比誘電率εsub、前記厚さh、前記幅w、前記厚さt、前記比誘電率εsr、及び前記厚さTの間に成立する第2の関係式と、
を用いて、
前記実効誘電率εeffを算出する第1の演算手段、
又は、
前記比誘電率εsub、前記厚さh、前記幅w、前記厚さt、前記比誘電率εsr、及び前記厚さTの構造パラメータのうちに未決定の構造パラメータがある場合に、該未決定の構造パラメータ以外の構造パラメータ、及び前記マイクロストリップ線路の特性インピーダンスの値又は前記マイクロストリップ線路の実効誘電率εeffの値から、前記未決定の構造パラメータを算出する第2の演算手段、
の少なくともいずれかを有する、ことを特徴とするマイクロストリップ線路の解析装置。
A substrate having a relative dielectric constant of ε sub and a thickness of h, a surface layer wiring having a thickness of t having a width of w, and the surface layer wiring and the substrate having a relative dielectric constant of a microstrip line analysis device having a surface dielectric with a thickness T of ε sr ,
Effective dielectric constant ε1 eff , relative dielectric constant ε ′, and relative dielectric constant in the case where a dielectric having a relative dielectric constant of ε ′ and an infinite thickness is provided instead of the surface dielectric A first relational expression established between the rate ε sub , the thickness h, the width w, and the thickness t;
When the effective dielectric constant ε1 eff matches the effective dielectric constant ε eff of the microstrip line, the relative dielectric constant ε ′, the relative dielectric constant ε sub , the thickness h, the width w, the thickness a second relational expression established between t, the relative dielectric constant ε sr , and the thickness T;
Using,
First calculating means for calculating the effective dielectric constant ε eff ;
Or
When there are undecided structural parameters among the structural parameters of the relative dielectric constant ε sub , the thickness h, the width w, the thickness t, the relative dielectric constant ε sr , and the thickness T, Second calculation means for calculating the undetermined structural parameter from a structural parameter other than the undetermined structural parameter and a value of the characteristic impedance of the microstrip line or an effective dielectric constant ε eff of the microstrip line;
An apparatus for analyzing a microstrip line, comprising at least one of the following.
比誘電率がεsubである厚さhの基板と、該基板上に設けられ、幅がwである厚さtの表層配線と、該表層配線及び前記基板上に設けられ、比誘電率がεsrである厚さTの表層誘電体と、を有するマイクロストリップ線路の解析装置であって、
前記マイクロストリップ線路の実効誘電率εeffを、下記式(1),(2),(3)を用いて算出する第1の演算手段、
又は、
前記比誘電率εsub、前記厚さh、前記幅w、前記厚さt、前記比誘電率εsr、及び前記厚さTの構造パラメータのうちに未決定の構造パラメータがある場合に、該未決定の構造パラメータ以外の構造パラメータ、前記マイクロストリップ線路の特性インピーダンスの値又は前記マイクロストリップ線路の実効誘電率εeffの値、及び下記式(1),(2),(3)を用いて前記未決定の構造パラメータを算出する第2の演算手段、
の少なくともいずれかを有する、ことを特徴とするマイクロストリップ線路の解析装置。
Figure 2009093327
A substrate having a relative dielectric constant of ε sub and a thickness of h, a surface layer wiring having a thickness of t having a width of w, and the surface layer wiring and the substrate having a relative dielectric constant of a microstrip line analysis device having a surface dielectric with a thickness T of ε sr ,
A first calculating means for calculating an effective dielectric constant ε eff of the microstrip line using the following equations (1), (2), (3);
Or
When there are undecided structural parameters among the structural parameters of the relative dielectric constant ε sub , the thickness h, the width w, the thickness t, the relative dielectric constant ε sr , and the thickness T, Using structural parameters other than undecided structural parameters, the value of the characteristic impedance of the microstrip line or the value of the effective dielectric constant ε eff of the microstrip line, and the following equations (1), (2), (3) Second computing means for calculating the undetermined structural parameter;
An apparatus for analyzing a microstrip line, comprising at least one of the following.
Figure 2009093327
前記マイクロストリップ線路の解析装置が前記第1の演算手段を有する場合に、前記構造パラメータを入力する第1の構造パラメータ入力手段と、前記第1の演算手段で算出された前記実効誘電率εeffを少なくとも出力する第1の計算結果出力手段と、をさらに有する、請求項1又は2に記載のマイクロストリップ線路の解析装置。 When the microstrip line analyzing apparatus has the first calculation means, the first structural parameter input means for inputting the structural parameters, and the effective dielectric constant ε eff calculated by the first calculation means. 3. The microstrip line analysis device according to claim 1, further comprising: a first calculation result output unit that outputs at least the first calculation result output unit. 前記第1の演算手段が、得られた前記実効誘電率εeffを用いて、前記マイクロストリップ線路の特性インピーダンスを求める機能を有する、請求項1〜3のいずれか1項に記載のマイクロストリップ線路の解析装置。 The microstrip line according to any one of claims 1 to 3, wherein the first calculation means has a function of obtaining a characteristic impedance of the microstrip line by using the obtained effective dielectric constant ε eff. Analysis device. 前記第1の演算手段が、各周波数ごとの前記比誘電率εsub及び前記比誘電率εsrの値から、少なくとも前記実効誘電率εeffの周波数依存性を求める機能を有する、請求項1〜4のいずれか1項に記載のマイクロストリップ線路の解析装置。 2. The function according to claim 1, wherein the first computing unit has a function of obtaining at least frequency dependence of the effective dielectric constant ε eff from the values of the relative dielectric constant ε sub and the relative dielectric constant ε sr for each frequency. 5. The microstrip line analyzer according to any one of 4 above. 前記マイクロストリップ線路の解析装置が前記第2の演算手段を有する場合に、前記未決定の構造パラメータ以外の構造パラメータを入力する第2の構造パラメータ入力手段と、前記マイクロストリップ線路の特性インピーダンス又は実効誘電率εeffを入力する特性インピーダンス・実効誘電率入力手段と、前記第2の演算手段で算出された前記未決定の構造パラメータを少なくとも出力する第2の計算結果出力手段と、をさらに有する、請求項1又は2に記載のマイクロストリップ線路の解析装置。 When the microstrip line analyzing apparatus has the second computing means, second structural parameter input means for inputting a structural parameter other than the undetermined structural parameter, and characteristic impedance or effective of the microstrip line Characteristic impedance / effective dielectric constant input means for inputting a dielectric constant ε eff, and second calculation result output means for outputting at least the undetermined structural parameter calculated by the second calculation means, The microstrip line analyzing apparatus according to claim 1 or 2. 比誘電率がεsubである厚さhの基板と、該基板上に設けられ、幅がwである厚さtの表層配線と、該表層配線及び前記基板上に設けられ、比誘電率がεsrである厚さTの表層誘電体と、を有するマイクロストリップ線路の解析方法であって、
比誘電率がε’であり厚さが無限大である誘電体が、前記表層誘電体の代わりに設けられているとした場合における実効誘電率ε1eff、前記比誘電率ε’、前記比誘電率εsub、前記厚さh、前記幅w、及び前記厚さtの間に成立する第1の関係式と、
前記実効誘電率ε1effと前記マイクロストリップ線路の実効誘電率εeffとが一致する場合に、前記比誘電率ε’、前記比誘電率εsub、前記厚さh、前記幅w、前記厚さt、前記比誘電率εsr、及び前記厚さTの間に成立する第2の関係式と、
を用いて、
前記実効誘電率εeffを算出する第1の演算ステップ、
又は、
前記比誘電率εsub、前記厚さh、前記幅w、前記厚さt、前記比誘電率εsr、及び前記厚さTの構造パラメータのうちに未決定の構造パラメータがある場合に、該未決定の構造パラメータ以外の構造パラメータ、及び前記マイクロストリップ線路の特性インピーダンスの値又は前記マイクロストリップ線路の実効誘電率εeffの値から、前記未決定の構造パラメータを算出する第2の演算ステップ、
の少なくともいずれかを有する、ことを特徴とするマイクロストリップ線路の解析方法。
A substrate having a relative dielectric constant of ε sub and a thickness of h, a surface layer wiring having a thickness of t having a width of w, and the surface layer wiring and the substrate having a relative dielectric constant of a method of analyzing a microstrip line having a surface dielectric with a thickness T that is ε sr ,
Effective dielectric constant ε1 eff , relative dielectric constant ε ′, and relative dielectric constant in the case where a dielectric having a relative dielectric constant of ε ′ and an infinite thickness is provided instead of the surface dielectric A first relational expression established between the rate ε sub , the thickness h, the width w, and the thickness t;
When the effective dielectric constant ε1 eff matches the effective dielectric constant ε eff of the microstrip line, the relative dielectric constant ε ′, the relative dielectric constant ε sub , the thickness h, the width w, the thickness a second relational expression established between t, the relative dielectric constant ε sr , and the thickness T;
Using,
A first calculation step for calculating the effective dielectric constant ε eff ;
Or
When there are undecided structural parameters among the structural parameters of the relative dielectric constant ε sub , the thickness h, the width w, the thickness t, the relative dielectric constant ε sr , and the thickness T, A second calculation step of calculating the undetermined structural parameter from a structural parameter other than the undetermined structural parameter and a value of a characteristic impedance of the microstrip line or a value of an effective dielectric constant ε eff of the microstrip line;
A method for analyzing a microstrip line, comprising at least one of the following.
比誘電率がεsubである厚さhの基板と、該基板上に設けられ、幅がwである厚さtの表層配線と、該表層配線及び前記基板上に設けられ、比誘電率がεsrである厚さTの表層誘電体と、を有するマイクロストリップ線路の解析方法であって、
前記マイクロストリップ線路の実効誘電率εeffを、下記式(1),(2),(3)を用いて算出する第1の演算ステップ、
又は、
前記比誘電率εsub、前記厚さh、前記幅w、前記厚さt、前記比誘電率εsr、及び前記厚さTの構造パラメータのうちに未決定の構造パラメータがある場合に、該未決定の構造パラメータ以外の構造パラメータ、前記マイクロストリップ線路の特性インピーダンスの値又は前記マイクロストリップ線路の実効誘電率εeffの値、及び下記式(1),(2),(3)を用いて前記未決定の構造パラメータを算出する第2の演算ステップ、
の少なくともいずれかを有する、ことを特徴とするマイクロストリップ線路の解析方法。
Figure 2009093327
A substrate having a relative dielectric constant of ε sub and a thickness of h, a surface layer wiring having a thickness of t having a width of w, and the surface layer wiring and the substrate having a relative dielectric constant of a method of analyzing a microstrip line having a surface dielectric with a thickness T that is ε sr ,
A first calculation step of calculating an effective dielectric constant ε eff of the microstrip line using the following equations (1), (2), (3):
Or
When there are undecided structural parameters among the structural parameters of the relative dielectric constant ε sub , the thickness h, the width w, the thickness t, the relative dielectric constant ε sr , and the thickness T, Using structural parameters other than undecided structural parameters, the value of the characteristic impedance of the microstrip line or the value of the effective dielectric constant ε eff of the microstrip line, and the following equations (1), (2), (3) A second calculation step for calculating the undetermined structural parameter;
A method for analyzing a microstrip line, comprising at least one of the following.
Figure 2009093327
前記マイクロストリップ線路の解析方法が前記第1の演算ステップを有する場合に、前記構造パラメータを入力する第1の構造パラメータ入力ステップと、前記第1の演算ステップで算出された前記実効誘電率εeffを少なくとも出力する第1の計算結果出力ステップと、をさらに有する、請求項7又は8に記載のマイクロストリップ線路の解析方法。 When the microstrip line analysis method includes the first calculation step, the first structural parameter input step for inputting the structural parameter, and the effective dielectric constant ε eff calculated in the first calculation step 9. The microstrip line analysis method according to claim 7, further comprising a first calculation result output step of outputting at least a first calculation result output step. 前記第1の演算ステップが、得られた前記実効誘電率εeffを用いて、前記マイクロストリップ線路の特性インピーダンスを求める機能を有する、請求項7〜9のいずれか1項に記載のマイクロストリップ線路の解析方法。 10. The microstrip line according to claim 7, wherein the first calculation step has a function of obtaining a characteristic impedance of the microstrip line by using the obtained effective dielectric constant ε eff. Analysis method. 前記第1の演算ステップが、各周波数ごとの前記比誘電率εsub及び前記比誘電率εsrの値から、少なくとも前記実効誘電率εeffの周波数依存性を求める機能を有する、請求項7〜10のいずれか1項に記載のマイクロストリップ線路の解析方法。 The first calculation step has a function of obtaining a frequency dependency of at least the effective dielectric constant ε eff from values of the relative dielectric constant ε sub and the relative dielectric constant ε sr for each frequency. The method for analyzing a microstrip line according to any one of 10. 前記マイクロストリップ線路の解析方法が前記第2の演算ステップを有する場合に、前記未決定の構造パラメータ以外の構造パラメータを入力する第2の構造パラメータ入力ステップと、前記マイクロストリップ線路の特性インピーダンス又は実効誘電率εeffを入力する特性インピーダンス・実効誘電率入力ステップと、前記第2の演算ステップで算出された前記未決定の構造パラメータを少なくとも出力する第2の計算結果出力ステップと、をさらに有する、請求項7又は8に記載のマイクロストリップ線路の解析方法。 When the microstrip line analysis method includes the second calculation step, a second structural parameter input step for inputting a structural parameter other than the undetermined structural parameter; and a characteristic impedance or effective of the microstrip line A characteristic impedance / effective dielectric constant input step for inputting a dielectric constant ε eff; and a second calculation result output step for outputting at least the undetermined structural parameter calculated in the second calculation step. The method for analyzing a microstrip line according to claim 7 or 8. 比誘電率がεsubである厚さhの基板と、該基板上に設けられ、幅がwである厚さtの表層配線と、該表層配線及び前記基板上に設けられ、比誘電率がεsrである厚さTの表層誘電体と、を有するマイクロストリップ線路の解析プログラムであって、
コンピュータに、
比誘電率がε’であり厚さが無限大である誘電体が、前記表層誘電体の代わりに設けられているとした場合における実効誘電率ε1eff、前記比誘電率ε’、前記比誘電率εsub、前記厚さh、前記幅w、及び前記厚さtの間に成立する第1の関係式と、
前記実効誘電率ε1effと前記マイクロストリップ線路の実効誘電率εeffとが一致する場合に、前記比誘電率ε’、前記比誘電率εsub、前記厚さh、前記幅w、前記厚さt、前記比誘電率εsr、及び前記厚さTの間に成立する第2の関係式と、
を用いて、
前記実効誘電率εeffを算出する第1の演算処理手順、
又は、
前記比誘電率εsub、前記厚さh、前記幅w、前記厚さt、前記比誘電率εsr、及び前記厚さTの構造パラメータのうちに未決定の構造パラメータがある場合に、該未決定の構造パラメータ以外の構造パラメータ、及び前記マイクロストリップ線路の特性インピーダンスの値又は前記マイクロストリップ線路の実効誘電率εeffの値から、前記未決定の構造パラメータを算出する第2の演算処理手順、
の少なくともいずれかを実行させる、ことを特徴とするマイクロストリップ線路の解析プログラム。
A substrate having a relative dielectric constant of ε sub and a thickness of h, a surface layer wiring having a thickness of t having a width of w, and the surface layer wiring and the substrate having a relative dielectric constant of a microstrip line analysis program having a surface dielectric with a thickness T of ε sr ,
On the computer,
Effective dielectric constant ε1 eff , relative dielectric constant ε ′, and relative dielectric constant in the case where a dielectric having a relative dielectric constant of ε ′ and an infinite thickness is provided instead of the surface dielectric A first relational expression established between the rate ε sub , the thickness h, the width w, and the thickness t;
When the effective dielectric constant ε1 eff matches the effective dielectric constant ε eff of the microstrip line, the relative dielectric constant ε ′, the relative dielectric constant ε sub , the thickness h, the width w, the thickness a second relational expression established between t, the relative dielectric constant ε sr , and the thickness T;
Using,
A first calculation processing procedure for calculating the effective dielectric constant ε eff ;
Or
When there are undecided structural parameters among the structural parameters of the relative dielectric constant ε sub , the thickness h, the width w, the thickness t, the relative dielectric constant ε sr , and the thickness T, Second calculation processing procedure for calculating the undetermined structural parameter from the structural parameter other than the undetermined structural parameter and the value of the characteristic impedance of the microstrip line or the effective dielectric constant ε eff of the microstrip line. ,
A program for analyzing a microstrip line, wherein at least one of the above is executed.
比誘電率がεsubである厚さhの基板と、該基板上に設けられ、幅がwである厚さtの表層配線と、該表層配線及び前記基板上に設けられ、比誘電率がεsrである厚さTの表層誘電体と、を有するマイクロストリップ線路の解析プログラムであって、
コンピュータに、
下記式(1),(2),(3)を用いて前記マイクロストリップ線路の実効誘電率εeffを算出する第1の演算処理手順、
又は、
前記比誘電率εsub、前記厚さh、前記幅w、前記厚さt、前記比誘電率εsr、及び前記厚さTの構造パラメータのうちに未決定の構造パラメータがある場合に、該未決定の構造パラメータ以外の構造パラメータ、前記マイクロストリップ線路の特性インピーダンスの値又は前記マイクロストリップ線路の実効誘電率εeffの値、及び下記式(1),(2),(3)を用いて前記未決定の構造パラメータを算出する第2の演算処理手順、
の少なくともいずれかを実行させる、ことを特徴とするマイクロストリップ線路の解析プログラム。
Figure 2009093327
A substrate having a relative dielectric constant of ε sub and a thickness of h, a surface layer wiring having a thickness of t having a width of w, and the surface layer wiring and the substrate having a relative dielectric constant of a microstrip line analysis program having a surface dielectric with a thickness T of ε sr ,
On the computer,
A first calculation processing procedure for calculating an effective dielectric constant ε eff of the microstrip line using the following equations (1), (2), (3);
Or
When there are undecided structural parameters among the structural parameters of the relative dielectric constant ε sub , the thickness h, the width w, the thickness t, the relative dielectric constant ε sr , and the thickness T, Using structural parameters other than undecided structural parameters, the value of the characteristic impedance of the microstrip line or the value of the effective dielectric constant ε eff of the microstrip line, and the following equations (1), (2), (3) A second arithmetic processing procedure for calculating the undetermined structural parameter;
A program for analyzing a microstrip line, wherein at least one of the above is executed.
Figure 2009093327
前記マイクロストリップ線路の解析プログラムが前記コンピュータに前記第1の演算処理手順を実行させる場合に、前記構造パラメータを入力する第1の構造パラメータ入力処理手順と、前記第1の演算処理手順で算出された前記実効誘電率εeffを少なくとも出力する第1の計算結果出力処理手順と、を前記コンピュータにさらに実行させる、請求項13又は14に記載のマイクロストリップ線路の解析プログラム。 When the microstrip line analysis program causes the computer to execute the first arithmetic processing procedure, the microstrip line analysis program is calculated by a first structural parameter input processing procedure for inputting the structural parameter, and the first arithmetic processing procedure. The microstrip line analysis program according to claim 13 or 14, further causing the computer to further execute a first calculation result output processing procedure for outputting at least the effective dielectric constant ε eff . 前記第1の演算処理手順において、得られた前記実効誘電率εeffを用いて、前記マイクロストリップ線路の特性インピーダンスを求める処理を前記コンピュータに実行させる、請求項13〜15のいずれか1項に記載のマイクロストリップ線路の解析プログラム。 16. The method according to claim 13, wherein, in the first calculation processing procedure, the computer is caused to execute a process of obtaining a characteristic impedance of the microstrip line using the obtained effective dielectric constant ε eff. The microstrip line analysis program described. 前記第1の演算処理手順において、各周波数ごとの前記比誘電率εsub及び前記比誘電率εsrの値から、少なくとも前記実効誘電率εeffの周波数依存性を求める処理を前記コンピュータに実行させる、請求項13〜16のいずれか1項に記載のマイクロストリップ線路の解析プログラム。 In the first calculation processing procedure, the computer is caused to execute processing for obtaining at least the frequency dependence of the effective permittivity ε eff from the values of the relative permittivity ε sub and the relative permittivity ε sr for each frequency. The microstrip line analysis program according to any one of claims 13 to 16. 前記マイクロストリップ線路の解析プログラムが前記コンピュータに前記第2の演算処理手順を実行させる場合に、前記未決定の構造パラメータ以外の構造パラメータを入力する第2の構造パラメータ入力処理手順と、前記マイクロストリップ線路の特性インピーダンス又は実効誘電率εeffを入力する特性インピーダンス・実効誘電率入力処理手順と、前記第2の演算処理手順で算出された前記未決定の構造パラメータを少なくとも出力する第2の計算結果出力処理手順と、をさらに前記コンピュータに実行させる、請求項13又は14に記載のマイクロストリップ線路の解析プログラム。 A second structural parameter input processing procedure for inputting a structural parameter other than the undetermined structural parameter when the microstrip line analysis program causes the computer to execute the second arithmetic processing procedure; A characteristic impedance / effective dielectric constant input processing procedure for inputting the characteristic impedance or effective dielectric constant ε eff of the line, and a second calculation result for outputting at least the undetermined structural parameter calculated in the second arithmetic processing procedure The microstrip line analysis program according to claim 13 or 14, further causing the computer to execute an output processing procedure.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110488094A (en) * 2019-08-28 2019-11-22 西安电子科技大学 The Novel Interval Methods that micro-strip paster antenna manufacturing tolerance influences electrical property
CN113625055A (en) * 2021-07-29 2021-11-09 河北师范大学 Method for measuring composite dielectric constant of micron powder

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