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結構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)。 使用軟件內建的功能強大的二維場求解器以及高級網絡仿真器，可以非常容易地處理任何類型的EMC問題。內置的仿真器會自動考慮趨膚效應、介質損耗。

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

　　求解原理及優點：

　　CST 印制板分析軟件是為滿足行業用戶對于電磁兼容性、信號完整性和功率完整性效應的建模和仿真而開發的復雜印制板系統分析軟件。它為業界提供了完整的PCB板 級、部件級及系統級的電磁兼容性、信號完整性及功率完整性分析解決方案。可以分析單層、多層復雜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的分布參數網絡模型;

　　(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上電流導入CST MWS或CST MS進行包含有機箱機殼等整個系統環境下的電磁輻射仿真;

　　(5)、與CST MWS或CST MS聯合完成在整個系統環境受到外界電磁輻照時PCB板上的感應電壓和電流。

　　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”實現三維過孔物理結構電磁建模 ，提供Boardsim與HyperLynx 3D EM的接口，能夠提取復雜PCB結構的3D模型，從而實現精確的三維電磁場建模與仿真。

　　總結：

　　隨著射頻應用頻率和速率越來越高，以及計算機技術的發展，早期的2D求解器基本不能滿足現代產品的設計需要，大部分商業軟件都會采用全波3D算法，這是一個 趨勢。總的來說，沒有一個求解器或軟件適合所有應用，應該針對不同結構和電路特點選擇。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 些特殊效應需要仿真，這些效應是如何被模擬的。我經常說的一句話“沒有最好的PCB仿真軟件，只有最適合的仿真軟件”。