淺談PCB電磁場求解方法及仿真軟件

　　3D 全波求解器是最能準確模型實際情況的求解器。它可以模擬RF、SI、PI、EMI等所涵蓋的所有效應(yīng)，典型的3D全波求解器有：邊界元法 (Si9000)、有限差分法(CST、Keysight EMpro/FDTD)和有限元法(Ansys HFSS、Keysight Empro/ FEM)。

　　基于以上計算方法和行業(yè)的代表商業(yè)軟件有：

　　Ansys Siwave

　　是專門最大封裝和PCB的信號完整性和電源完整性分析平臺，使用電路和全波電磁場的混合求解器，可以完成直流分析，交流分析和電磁輻射分析。SIWAVE使用優(yōu)化后的三維電磁場有限元求解技術(shù)，適合精確快速分析大規(guī)模復(fù)雜電源，地平面的PCB和封裝設(shè)計。

　　Cadence Sigrity

　　Cadence Sigrity采用多種混合算法，包括電磁場(EM)求解器，傳輸線(TLM)求解器，電路(SPICE)求解器, 如板間主電磁場采用FEM有限元法(POWER SI)或FDTD時域有限差分法(SPEED2000),傳輸線采用矩量法，非理想回路和過孔采用局部三維等效法，板邊輻射采用邊界元法等。

　　隨 著系統(tǒng)數(shù)據(jù)率進入了Gbps和無線頻率進幾GHz領(lǐng)域，考慮非均勻互連的不連續(xù)性帶來的影響變得越來越重要。主要有兩類最基本的互連不連續(xù):PCB上不規(guī) 則形狀的互連對象，如:過孔、走線拐角、非均勻走線;IC以及PCB之間的互連結(jié)構(gòu)。過去，對電路板上的均勻走線和封裝使用靜態(tài)或準靜態(tài)場解算器進行建 模。那些尺寸小、不規(guī)則形狀的對象都采用近似或直接忽略的方式處理，這樣的方法對于沿速率相對較慢的信號的建模與仿真已經(jīng)足夠了。但是，對于吉比特級的系 統(tǒng)，特別是對于那些數(shù)據(jù)率超過了5Gbps的信號，電路板和封裝的細微結(jié)構(gòu)造成的不連續(xù)性將顯著影響信號的質(zhì)量，這將引起眼圖的閉合并帶來不可接受的誤碼 率。因此，對于吉比特級系統(tǒng)的分析，需要引入三維電磁場全波分析技術(shù)。