在PCB设计中使用EM仿真的类型及优点

2019年12月5日,

三维物体的电磁仿真图

从篮球到足球再到足球，到射箭，到解代数方程，得到的建议都是一样的:“熟能生巧。”这是我们都倾向于遵守的公认的和潜规则。如果你问任何专业人士，不管他们的专业是什么，你是如何变得如此精通的?他们的集体回答总是会导致练习或重复。

在PCB设计和整个电子领域，实践的最终形式是模拟。每一个设计都应该在尝试任何实际制造之前以模拟开始和结束。

当涉及到电磁(EM)设计分析时，最后这句话同样正确。借助仿真，电子电路设计流程中的电磁分析对于避免昂贵的返工是必不可少的。此外，随着工作频率的增加，不能仅根据电路性能对PCB性能做出准确的预测。要实现精确的设计，需要考虑物理特性、多种技术、交互作用和包装，这些只有电磁建模和仿真才能提供。

什么是电磁模拟?

电磁仿真是基于不同的仿真方法对电磁器件进行仿真的一种现代技术。在当今的电子领域中，电磁仿真正成为越来越多的工具，越来越多的设计师和工程师正在使用取代昂贵的原型．

此外，由于电磁仿真软件是一种较新的技术，它不像结构分析仿真软件那样流行。因此，与目前可用的力学分析工具相比，目前市面上可用的电磁模拟软件包较少。

总的来说，电磁仿真软件包分为两个部分或组:电路模拟器和场模拟器。电磁场模拟软件也可以根据频率准则进行分类。

低频:静电磁场模拟软件

高频:电磁软件

目前更流行的现场模拟方法是有限元素、边界元素或有限差分。

如何选择三维电磁仿真软件

在选择电磁模拟器时，您必须首先决定是否希望将其集成到高级设计系统中，与电路组件共同模拟，还是作为一个独立的3D电磁设计和模拟工具。

集成电磁仿真是射频模块、MMICs、rfic和射频板的射频电路设计人员的理想选择。更具体地说，对于那些经常进行EM-circuit联合仿真以准确地解释其电路上物理互连的寄生效应的人。此外，集成电磁仿真使设计人员能够通过物理互连优化和调整他们的分布式电路组件。

现在，一个独立的3D EM设计和仿真软件能够精确分析3D物理模型和参数化的3D组件，如射频屏蔽、连接器和封装。

在线路板上通过电感工作的铜线圈

处理困难的射频设计可能需要场求解器。

综合电磁仿真与独立电磁仿真的比较

今天的电子产品不断追求更大的集成度、更好的性能和更强的可移植性。因此，作为回应，设计师和工程师正在使用越来越多的设计软件(模拟)来确保精度、兼容性和标准的一致性。此外，这些工具之一是EM模拟软件，正如我前面提到的，它有两种不同的应用:集成和独立。尽管电子领域的进步是所有设备不断追求的目标，但它也带来了副作用;对分析工具进步的日益增长的需求。

一般来说，有些标准保证使用一种应用程序标准而不是另一种，但也有隐藏的成本。综合电磁仿真软件与独立电磁仿真软件最大的区别在于时间。综上所述，独立的电磁模拟方法耗时更久，总体成本也更高。

例如，以下是实现独立EM模拟所需的典型步骤。