淺談PCB電磁場求解方法及仿真軟件

　　CST印制板工作室

　　CST 印制板分析軟件基于積分方程和邊界元(BEM)的算法，能快速準確地從PCB結(jié)構(gòu)得到電路仿真用的傳輸線電路(TLC)模型及部分元件等效電路 (PEEC)模型，可以輸出標準SPICE集總模型(R，L，C，G)或者SPICE分布模型(Z，V，T)以及特殊的仿真模型(比如：HSpice W-model)。 使用軟件內(nèi)建的功能強大的二維場求解器以及高級網(wǎng)絡(luò)仿真器，可以非常容易地處理任何類型的EMC問題。內(nèi)置的仿真器會自動考慮趨膚效應(yīng)、介質(zhì)損耗。

　　此外，CST印制板分析軟件還將產(chǎn)品公差分析或電介質(zhì)完全地考慮到諸如信號完整性、輻射或串擾等EMC計算中。其高效的內(nèi)核可以分析從非常小的結(jié)構(gòu)(比如：單一信號線)到復(fù)雜整板。

　　求解原理及優(yōu)點：

　　CST 印制板分析軟件是為滿足行業(yè)用戶對于電磁兼容性、信號完整性和功率完整性效應(yīng)的建模和仿真而開發(fā)的復(fù)雜印制板系統(tǒng)分析軟件。它為業(yè)界提供了完整的PCB板 級、部件級及系統(tǒng)級的電磁兼容性、信號完整性及功率完整性分析解決方案?？梢苑治鰡螌?、多層復(fù)雜PCB板的信號完整性(SI)、電源完整性(PI)、 PCB板對外的輻射及外界環(huán)境對PCB板的影響等等，還可以給出整板的電流分布和SPICE模型等。軟件主要功能特點如下：

　　(1)、時域及頻域算法;

　　(2)、2D邊界元法(BEM)和2.5D部分單元等效電路法(PEEC)提取Layout的分布參數(shù)網(wǎng)絡(luò)模型;

　　(3)、基于SPICE模型快速仿真包含走線、無源RLC器件、IC模塊及各類非線性器件整板的信號完整性和各器件上的電壓和電流，并得出PCB板上的電流幅相分布;

　　(4)、將PCB上電流導(dǎo)入CST MWS或CST MS進行包含有機箱機殼等整個系統(tǒng)環(huán)境下的電磁輻射仿真;

　　(5)、與CST MWS或CST MS聯(lián)合完成在整個系統(tǒng)環(huán)境受到外界電磁輻照時PCB板上的感應(yīng)電壓和電流。

　　HyperLynx

　　HyperLynx SI提供三維電磁場建模與仿真功能，在Linesim中集成HyperLynx 3D EM三維電磁場仿真引擎，能夠在“前端”實現(xiàn)三維過孔物理結(jié)構(gòu)電磁建模 ，提供Boardsim與HyperLynx 3D EM的接口，能夠提取復(fù)雜PCB結(jié)構(gòu)的3D模型，從而實現(xiàn)精確的三維電磁場建模與仿真。

　　總結(jié)：

　　隨著射頻應(yīng)用頻率和速率越來越高，以及計算機技術(shù)的發(fā)展，早期的2D求解器基本不能滿足現(xiàn)代產(chǎn)品的設(shè)計需要，大部分商業(yè)軟件都會采用全波3D算法，這是一個 趨勢?？偟膩碚f，沒有一個求解器或軟件適合所有應(yīng)用，應(yīng)該針對不同結(jié)構(gòu)和電路特點選擇。選擇一個求解器和仿真軟件，除了考慮求解對象幾何維度，還行確認那 些特殊效應(yīng)需要仿真，這些效應(yīng)是如何被模擬的。我經(jīng)常說的一句話“沒有最好的PCB仿真軟件，只有最適合的仿真軟件”。