浅谈PCB电磁场求解方法及仿真软件

　　3D 全波求解器是最能准确模型实际情况的求解器。它可以模拟RF、SI、PI、EMI等所涵盖的所有效应，典型的3D全波求解器有：边界元法 (Si9000)、有限差分法(CST、Keysight EMpro/FDTD)和有限元法(Ansys HFSS、Keysight Empro/ FEM)。

　　基于以上计算方法和行业的代表商业软件有：

　　Ansys Siwave

　　是专门最大封装和PCB的信号完整性和电源完整性分析平台，使用电路和全波电磁场的混合求解器，可以完成直流分析，交流分析和电磁辐射分析。SIWAVE使用优化后的三维电磁场有限元求解技术，适合精确快速分析大规模复杂电源，地平面的PCB和封装设计。

　　Cadence Sigrity

　　Cadence Sigrity采用多种混合算法，包括电磁场(EM)求解器，传输线(TLM)求解器，电路(SPICE)求解器, 如板间主电磁场采用FEM有限元法(POWER SI)或FDTD时域有限差分法(SPEED2000),传输线采用矩量法，非理想回路和过孔采用局部三维等效法，板边辐射采用边界元法等。

　　随 着系统数据率进入了Gbps和无线频率进几GHz领域，考虑非均匀互连的不连续性带来的影响变得越来越重要。主要有两类最基本的互连不连续:PCB上不规 则形状的互连对象，如:过孔、走线拐角、非均匀走线;IC以及PCB之间的互连结构。过去，对电路板上的均匀走线和封装使用静态或准静态场解算器进行建 模。那些尺寸小、不规则形状的对象都采用近似或直接忽略的方式处理，这样的方法对于沿速率相对较慢的信号的建模与仿真已经足够了。但是，对于吉比特级的系 统，特别是对于那些数据率超过了5Gbps的信号，电路板和封装的细微结构造成的不连续性将显著影响信号的质量，这将引起眼图的闭合并带来不可接受的误码 率。因此，对于吉比特级系统的分析，需要引入三维电磁场全波分析技术。