MultiACCESS - Multi Service Access Node Development Platform

Die numerische Simulation des elektromagnetischen Feldes von ganzen Leiterplatten ist z. B. mit Hilfe der Methode der finiten Elemente (FEM) oder jener der finiten Differenzen (FDTD) mit der heutzutage zur Verfügung stehenden Rechnerleistung (Speichergröße und Rechengeschwindigkeit) von Arbeitsplatzrechnern unmöglich. Genaue Untersuchungen zeigen, dass mitunter einzelne Komponenten (beispielsweise das Übersprechen von Streifenleitern oder ein nichtlinearer Übertrager) eine große Herausforderung in der numerischen Simulation darstellen. Andererseits nehmen die Anforderungen im Entwurf von Leiterplatten (höhere Taktfrequenz, höhere Packungsdichte, mehrlagige Leiterplatten, usw.) kontinuierlich zu. Das Ziel des Projekts MultiACCESS ist es, eine hinreichend genaue Simulation der wesentlichen elektromagnetischen Eigenschaften (Unverfälschtheit von Signalen, minimierte Übertragungsverzögerung, elektromagnetische Verträglichkeit, usw.) großer Leiterplatten bereits im Entwurf in einem großen Frequenzbereich routinemäßig zu ermöglichen. Große Leiterplatten kommen zum Beispiel in der Telekommunikation zum Einsatz. Die Datenübertragung mittels Breitband-DSL weist immer noch große Wachstumsraten auf. Es werden Lösungen angestrebt, welche einen freien Zugang zwischen den Servicegraden (ADSL, SHDSL, VDSL) gestatten und die Kosten für die Kunden optimieren helfen. Somit ist die Entwicklung von leistungsfähigen numerischen Methoden für den Entwurf von Leiterplatten von großer Bedeutung. Der Lösungsansatz ist, geeignete Netzwerkmodelle zur Verfügung zu stellen, welche anhand von genauen Feldsimulationen gewonnen werden. Die Simulationszeiten von Netzwerkmodellen sind im Vergleich zu denen der entsprechenden Feldmodelle wesentlich kürzer und dadurch geeignet den Entwurf von Leiterplatten zu unterstützen. Einzelne Komponenten auf der Leiterplatte werden für die Feldsimulation getrennt betrachtet und mit FEM im Frequenz- und im Zeitbereich oder mit FDTD im Zeitbereich genau simuliert. Dabei werden die Komponenten durch transfinite Elemente bei der FEM oder durch Oberlächenimpedanzen bei FDTD geeignet abgeschlossen. Aus der Feldsimulation der einzelnen Komponenten wird jeweils eine Netzwerkdarstellung durch Eingangsimpedanzen, Streuparameter usw. gewonnen. Anschließend werden die einzelnen Netzwerkdarstellungen zu einem gesamten Netzwerk, welches die ganze Leiterplatte darstellt, zusammengefügt. Im Rahmen des Projektes wird zudem versucht durch Mehrgitterverfahren die Rechenzeiten zur Lösung des resultierenden Gleichungssystems bei der FEM wesentlich zu verringern.