簡介：

電磁仿真是一種使用EM仿真和分析軟件分析電子設(shè)備和系統(tǒng)性能的現(xiàn)代方法，是現(xiàn)代電子設(shè)計自動化(EDA)領(lǐng)域中的核心技術(shù)之一它取代了昂貴且耗時的傳統(tǒng)手動原型設(shè)計。為了加快設(shè)計過程并滿足嚴(yán)格的交付計劃，工程師需要能夠執(zhí)行跨結(jié)構(gòu)和多物理場分析，以建模、仿真和分析這些對系統(tǒng)級設(shè)計的影響。

組成：

電磁仿真軟件分為兩個部分：電路仿真器和場仿真器。電磁場模擬軟件根據(jù)頻率標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類，低頻使用靜態(tài)電場和磁場模擬軟件，高頻使用電磁軟件。目前比較流行的場模擬方法包括有限元法（FEM）、邊界元法、有限差分法、傳輸線矩陣法、??矩量法。

EM模擬器首先獲取設(shè)備的物理描述，然后將布局處理為可用于分析階段的形式。這通常涉及使用有限元法（FEM）“網(wǎng)格化”導(dǎo)體?；陔姶艑W(xué)的麥克斯韋方程組進(jìn)行分析，并將解組合以給出最終結(jié)果。分析結(jié)果作為模型（如S參數(shù)）提供，該模型可用于電路仿真以驗證性能。

EM電磁仿真的重要性

當(dāng)今的高性能電子系統(tǒng)正受到不斷增加的復(fù)雜性和密度的驅(qū)動，這要求設(shè)計人員考慮電磁干擾（EMI）和電磁兼容性（EMC）以及電源完整性（PI）和信號完整性（SI）問題。

電子系統(tǒng)存在的EMC和信號完整性問題

為了加快設(shè)計過程并滿足嚴(yán)格的交付計劃，工程師需要能夠執(zhí)行跨結(jié)構(gòu)和多物理場分析，以建模、仿真和分析這些對系統(tǒng)級設(shè)計的影響。

執(zhí)行EM仿真的兩個主要原因是發(fā)現(xiàn)電路/系統(tǒng)中的任何非預(yù)期EM交互，并確保設(shè)計符合性能規(guī)范。此外，設(shè)計人員在不同的情況下需要執(zhí)行EM仿真，例如在設(shè)計芯片、封裝、電路板或系統(tǒng)時，通過查看仿真結(jié)果來優(yōu)化當(dāng)前設(shè)計，然后對其進(jìn)行調(diào)整以進(jìn)一步改進(jìn)?；蛘?，EM仿真在設(shè)計完成后的驗收階段非常有用，并且確認(rèn)設(shè)計是否經(jīng)過充分優(yōu)化并符合規(guī)范非常重要。

EM仿真可以在哪里使用

設(shè)計中電磁仿真和分析

電子產(chǎn)品開發(fā)項目傳統(tǒng)上包含一個工作流程，其中詳細(xì)的多物理場EM仿真，分析和優(yōu)化發(fā)生在設(shè)計過程的后期階段，通常作為驗證和簽署的最后一步。然而，這種延遲不可避免地會導(dǎo)致成本高昂的問題，這些問題會使預(yù)算脫軌并延遲上市時間，因為需求和性能方面的缺陷會被發(fā)現(xiàn)，需要額外的周期來解決這些問題。這些問題應(yīng)該在設(shè)計階段的早期就被發(fā)現(xiàn)并得到緩解。

為了在當(dāng)今競爭激烈的電子市場中取得成功，多物理場EM仿真和分析現(xiàn)在正在從設(shè)計過程的最早階段集成到一種稱為“設(shè)計分析（IDA）”的方法中，該方法正在從工作流程中的事后思考轉(zhuǎn)變?yōu)樾酒?，封裝，電路板和完整系統(tǒng)級設(shè)計過程的每個階段的組成部分。

射頻/微波的設(shè)計中分析

RF/微波器件的設(shè)計工作流程提供了EM優(yōu)化、參數(shù)化、3D EM庫、電路協(xié)同設(shè)計、全波EM提取和多結(jié)構(gòu)EM層次支持。RF EM設(shè)計中技術(shù)允許設(shè)計團(tuán)隊從理想電路設(shè)計過渡到EM級精度的物理設(shè)計，以非常符合邏輯和規(guī)范的方法構(gòu)建更復(fù)雜的電路，幫助設(shè)計團(tuán)隊在最快的時間內(nèi)實現(xiàn)目標(biāo)。

3D FEM求解器可在RF設(shè)計、元件EM建模、電路提取和優(yōu)化的早期階段使用，以便在原型階段出現(xiàn)問題之前發(fā)現(xiàn)問題。這些功能包括3D EM參數(shù)化組件和模型庫，支持異構(gòu)設(shè)計的分層EM分析，以及EM按需提取功能。

汽車電子設(shè)計中的分析

每個行業(yè)都在擴展以擁抱電氣化，包括移動的通信、航空航天/國防、工業(yè)、生物醫(yī)學(xué)和消費者。值得注意的是，現(xiàn)代汽車的發(fā)展正在擴大，包括越來越復(fù)雜的電子產(chǎn)品，制造商正在為其新車型配備先進(jìn)的駕駛員輔助系統(tǒng)（ADAS）應(yīng)用程序，通過提醒駕駛員并協(xié)助他們解決各種問題來減少傷亡，包括避免碰撞和低輪胎壓力，以及自動停車和駕駛。隨著對功能需求的增加，這些系統(tǒng)變得越來越復(fù)雜，使得設(shè)計中的EM仿真和分析對于在不斷縮小的市場窗口內(nèi)提供可靠和卓越的性能至關(guān)重要。

高速器件的設(shè)計中分析

在高性能計算（HPC）、汽車、機器學(xué)習(xí)和5G等關(guān)鍵電子應(yīng)用中，數(shù)據(jù)速度和數(shù)據(jù)量呈指數(shù)級增長。如果沒有正確的場求解工具或分析模型，高速設(shè)計中的串?dāng)_分析和仿真是困難的?，F(xiàn)代高速PCB的設(shè)計師需要考慮可能被誤認(rèn)為串?dāng)_的單端和差分串?dāng)_以及電源完整性問題。

設(shè)計人員需要進(jìn)行現(xiàn)場EM分析，以了解物理設(shè)計與整體系統(tǒng)性能之間的關(guān)系。與設(shè)計過程中集成的電磁仿真和多物理場分析相結(jié)合，工程師還需要解決方案，能夠在單個平臺內(nèi)實現(xiàn)完整、全面的高速和高頻設(shè)計和分析工作流程，該平臺超越芯片并延伸到整個系統(tǒng)。

為了滿足這些要求，EMI/EMC和SI/PI技術(shù)可以在整個設(shè)計過程中使用，以快速準(zhǔn)確地處理最大和最復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，識別易受串?dāng)_影響的互連部分，并采取措施防止互連之間的噪聲耦合。