EMC仿真必須先破妄！切記有三不：

~得此錦囊，閱讀需謹慎~

不能指望仿真得到精確的絕對數值

不能指望通過仿真回答你測試能過還是不過

不能指望一來就把完整系統和實際結構實際版圖放進去仿真得出最終結果

何指又何不指呢？且讓我娓娓道來...

EMC是無用信號的干擾，和有用信號相比，通常量級很小，任何一點細微擾動都會影響結果，故在測試時的幅度跳動都很大，波動1~2dB都是很正常的。那仿真要在絕對數值上和測試完全對上就會更加困難，能達到數量級的吻合就已經很不錯了。所以EMC仿真一般都只看趨勢，看Delta（差值）。能夠確定這個改動是變好還是變壞，改善幾個dB，已經足以指導工程設計，讓胸口的紅領巾更加鮮艷了。

在仿真不能得到準確的絕對數值的情況下，自然明白，只有裘千丈才能拍著胸脯告訴你，光憑仿真就能回答EMC認證能過還是不能過了。

所以，當我們拿到一個復雜系統，不要試圖一股腦把整個系統所有結構和實際版圖都扔進去仿，那樣看似完整，看似準確，實際上卻會事倍功半。只能秉承由簡入繁，由部件到系統的方式，把不同的部件，不同種類的激勵源，用Ansys軟件分別建模、仿真和優化，在各個部件的仿真方法和仿真設置都得到驗證之后，再用系統仿真流程進行系統級仿真，即可得到全系統的EMC響應。

當然，仿真之道，止于至善。隨著計算機技術的發展，隨著Ansys軟件的不斷迭代，未來一步到位，直接得到精確結果的仿真方法也是可能滴，就靠諸君和我們一起努力！

EMC仿真主要看趨勢

Source! Source! Source! 重要的事情說三遍！而EMC仿真里最重要的就是Source（激勵源），無論怎么強調都不為過。

在RE（輻射騷擾）仿真里，很多文獻都是用Dipole（偶極子）做Source，這樣簡單方便，易懂易學。但Dipole的幅頻曲線、方向性等和Dipole本身的大小長短有關，這個并沒有統一的標準。而且在頻率較低時，Dipole離DUT過近，相當于近場，還會受到DUT的反噬，一致性和穩定性相當的不好。所以我們強烈建議用平面波來代替Dipole做Source。

平面波均勻一致，且不會受DUT（被測設備）影響，保證了結果的穩定和一致性。如同降龍十八掌一樣深沉渾厚，一掌推過去，花花草草包括小朋友的晾衣架都會應聲而倒！

激勵源：平面波優于偶極子

RE仿真中，通常用電場Probe（探針）來看輻射的場量，這種做法看似和測試一致，其實不然。Probe和方向圖、角度相關性很大，非常敏感。對于方向圖尖銳的DUT，位置稍微偏離1°甚至0.5°，得到的結果都會相去甚遠，很容易誤導設計和調試。而且在EMC設計中，DUT不是天線，我們不需要也無法控制方向圖。所以最佳思路是通過優化設計，讓總輻射功率最小。

在仿真時，對結果的讀取，我們可以畫一個半球，包裹住DUT的輻射Opening，再對這個面上的坡印廷矢量進行積分，得到TRP（總輻射功率）。TRP代表了DUT的總輻射功率，厚實穩定，完美的表征出DUT的輻射性能。

結果：TRP優于Probe

剛開始做仿真的工程師，覺得只要把所有物體精確的結構和材料參數都設好，算出來的結果就不會差。可惜理想很豐滿，現實很骨感，很多工程應用是沒辦法在設計時就得到正確的結構和材料參數的。

比如機箱搭接這個非常常見的應用。機箱搭接如果直接金屬碰金屬，硬碰硬，就算螺釘擰得再緊，也不可能做到接地良好，一定會有較長的縫隙，故通常會在上下金屬面之間墊上EMI Gasket（導電條）來保證接地和屏蔽。而Gasket是有彈性的，隨著螺釘的松緊，接觸電阻亦會不同。在仿真中我們可以用表面阻抗來表征此不完美接觸。那么問題來了，How much is too much？鬼知道究竟有多不完美？設為良導體就完全屏蔽了，設為Open就掛了，在中間隨便設個值？

這時候就該化劍式出場了。化劍式的理論基礎是：同一家公司，同一類產品，同樣的生產工藝，最終產品的特征參數應該是一定的（誤差在許可范圍內）。這樣先取一個機箱，將其改裝為測試夾具，測量其屏蔽效能。然后在仿真里，通過參數掃描或優化，得出SE最接近時的表面阻抗。這時的表面阻抗，就是最適合這類產品這類工藝，最佳的表面阻抗參數。以后再做和此類產品有關的仿真，直接把這個參數填進去就OK。

此招用處特別廣泛，很多難確定的參數（比如編織電纜的轉移阻抗）都可以通過此招來解決。正可謂：任你千般變化，我只黑虎掏心，一力降十會是也！

機箱搭接參數用測試結果修正

隨著現今計算機硬件的進步，內存越來越大，以前不能仿或很難仿的項目也變得可能。比如微波暗室，那么高那么大，以前想想就望而卻步，但現在越來越多的人產生了直接把DUT、天線和整個暗室都建模進行仿真的欲望。

不過我們先來算算看，就算最高只到6G，最小的三米暗室也有60個波長，更別說十米、三十米和一百米了。這樣大的電尺寸下，同時放入包含PCB板、連接器等復雜、細微結構的DUT，一般的電腦是沒法Hold住的。就算有壕無腦上幾T內存強算，時間和精度也無法保證。

現在ANSYS有了完美的解決方案：只需畫兩個小小的空氣盒，分別包住DUT和接收天線，再在兩個空氣盒表面分別賦上FEBI邊界。這樣，兩個盒子之間的空氣區域，不管是三米十米還是三十米，都完全不劃分網格，也不耗費任何計算資源。

求解時，空氣盒內部用業界標準的Golden——FEM算法精確求解，盒子表面場為IE算法，讓電磁場直接飛躍盒子之間的無限空間，耦合到另一個盒子表面，再扭動兩下就鉆了進去。如同隔山打牛功一樣英氣逼人，一拳打過去，山這邊沒反應，山那邊的牛掛了。

此招特別適用于遠距離多物體輻射分析。再比如雙站RCS，飛機和兩個雷達相距幾十公里甚至上百公里，看著很嚇人，卻只需三個盒子一包，便可輕松收入囊中。

從此媽媽再也不會擔心我仿真大區域問題了

遠距離多物體輻射問題采用FEBI邊界

《九陰真經》上有言：“須彌藏芥子，芥子納須彌”。大即是小，小即是大。少即是多，多即是少。色即是空，空即是色。萬事萬物都可以互相轉化的。當一個問題難解決時，不妨從它的對立面來試試看。

例如常用于抗擾度測試的GTEM室，頻率高（最高頻率到18G），尺寸大（整個房間超過400λ），在現有條件下無法直接計算。

經過多方探索，現有的最佳辦法是運用半解析數值法，運用頻率外推和距離外推技術，利用低頻/部分結構的仿真結果，外推出高頻/完整結構的場值數據，和實測結果吻合得很好。

GTEM室采用外推算法求解

當前的仿真算法特別多，仿真手段也特別多，不要拘泥于一種方法。哪種管用就上那種。

例如ESD的仿真，是個業界非常棘手的問題。直接打信號線的還好，功率強度大，容易仿真準確。如果是只打GND的情況，因為耦合路徑多，耦合量級小，特別難仿出準確結果。

最簡單的思路當然是把ESD Gun、機箱連帶Connector的復雜結構和PCB板全部放進去算咯。但那樣尺度差距太大，網格數量太多，想想也是不可能。

一步不行，我們就分三步走。

先用HFSS仿真ESG Gun打在機殼上時對Cable的耦合，然后用HFSS仿真連接器的傳輸特性（有些廠家會給出，也可通過網分測試得到），再用SIwave仿真PCB板上輸入線對敏感線的耦合。最后把三部分的SnP在Designer里級聯起來，就可得到全鏈路的頻率相應。這時再加一個ESD時域信號來做激勵，得到IC管腳上的電壓豈不是小case。

如同古代反抗侵略時，志士們先用機槍掃射，槍管紅了就拔刀子上，刀砍瘸了直接用牙咬。為有犧牲多壯志，敢教日月換新天！

多種軟件聯合仿真求解ESD

伴隨著5G的推出，芯片的頻率不斷升高，功率不斷加大，芯片輻射成為越來越大的問題。

芯片上的散熱器相當于一個天線，會把芯片的輻射放大，所以優化散熱器的大小形狀也是降低芯片輻射很重要的工作。但一塊芯片的輻射很難精確確定，場型、極化、分布等都沒法從廠家得到。最致命的是，不同的碼型、不同的工作狀態下，輻射場還會發生很大的變化，就算是通過場掃描儀測試也是掛一漏萬。怎么辦呢？

一燈大師教導我們，看問題要抓主要矛盾。不就是輻射嗎？不就是放大嗎？管你什么場型什么極化，只需用畫一個SMA同軸線，用它的內芯頂住散熱器的底部，就可分析散熱器的輻射特性，還可以用來優化機箱布局。最終得到的結果和實測吻合得很好。

此招式大理的段譽先生已經給我們做了很好的示范。他的一陽指只要一頂住敵人的要害，對手立馬動彈不得，任他宰割，為所欲為了。

SMA頭表征芯片激勵

現實機箱內輻射源眾多，大小不一，方向雜亂，極化各異，常用的一種測試儀器混響室（Reverberation Chamber），用天線照射一個不斷旋轉的金屬攪拌器并多次測試后求平均來模擬，那么仿真中也不能只用一個入射方向一個極化方向的平面波來表征。

最簡單的模擬方式是在笛卡爾坐標系下掃描入射角度和極化方向：

以Bezel（面板）面為XoY面為例，入射方向在XoZ面和YoZ面上掃描10°~170°，間距10°，每個掃描方式分別固定電/磁極化方向垂直于XoZ或YoZ面，共要進行2x2=4組68次掃描，最后把所有的結果平均。

更精確的方式是在極坐標下掃描，這需要更加精確的計算入射方向和極化方向，理論上吻合度更好。但一般情況下直角坐標系掃描已經足夠了。

通過掃描平均來表征機箱內多源輻射

到此為止，獨孤九劍的九大殺招已經傳授完畢。也請各位看官切記學此劍法，要旨是在一個“悟”字，絕不要死記硬背！等到通曉了這九劍的劍意，則無所不出，無所不入。便是將全部變化盡數忘記，也不相干。臨敵之際，更是忘記得越干凈徹底，越不受原來劍法的拘束。

仿真機箱通風孔Vent Hole的SE（屏蔽效能），拔劍（Source為平面波）、論劍（結果為TRP）、花劍（掃描入射角度和極化）、化劍（修正參數6dB），四招一氣呵成，強敵力斃劍下！仿真結果和混響室測試結果吻合得非常好。

這就是獨孤九劍練到大圓滿后

隨心所欲的境界！

萬招歸一，無為則無不為！

一套連招使出，必可

拳打南山敬老院，腳踢北海幼兒園！

天下莫能當也！

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