EMI/EMC仿真的案例
案例·方法｜高性能數字、混合信號和射頻RF無線產品的EMI/EMC及共存仿真
由于高速數字功能（HDMI2.0、USB3.1、LP/DDR4、CPU……）的日益集成，要達到EMI/EMC標準（電磁干擾和兼容性）已成為一項挑戰。此外，可能會出現與射頻無線/模擬接口（WiFi、藍牙、ZigBee…）共存的問題，從而導致電磁完整性問題及帶寬緊縮。在某些情況下，解決EMI/EMC問題需要重新設計產品并推遲批量生產。
基于我們在消費、移動、成像和汽車產品開發等領域的經驗，本文介紹了在評估、調查和解決輻射EMI/EMC/耦合問題的新型仿真方法開發中遇到的挑戰和取得的成就。
本文第一部分介紹了可能發生的射頻干擾實例和EMI/EMC標準。在此基礎上，通過實例分析，提出了Ansys電磁干擾/瞬態聯合仿真的流程和方法。強調了與測量的相關性的重要性，因為它可以進一步評估EM電磁緩解技術。
實現EMI / EMC標準并避免耦合問題的復雜性
1、EM Co-Existence耦合簡介
現代電子系統通常提供強大的功能集成（見圖1)，如高速數字鏈路(DDR、USB3.1、HDMI2.0等）和敏感模擬/RF射頻功能（WiFi 802.11或藍牙）。所有平臺功能的適當共存必須得到確保。數字接口通常被認為是潛在的 EMI aggressors電磁干擾源，可以與RF射頻無線系統同時激活。接下來的挑戰是確保在一個完整的系統中，每個單路射頻無線系統與獨立系統的射頻性能水平相同。
展開 采訪 | Ansys HFSS 新功能Mesh Fusion背后的故事
MC：我們有一個具體的案例，一家消費類電子客戶需要就其一款新產品開展EMI/EMC仿真。現在，事實證明EMI/EMC仿真是一個真正受益于HFSS網格融合功能的特定應用場景，因為該應用通常在其最復雜的設計階段應用仿真，特別是在系統裝配和設計的收尾階段。
該客戶的產品（上圖）是一個觸摸顯示器，它由許多薄層介質和導體組成，其中包括觸摸面板的電容傳感器陣列。客戶采用EMI/EMC測試暗室的完整模型來對顯示器外殼內的觸摸面板以及暗室中的EMI測試天線進行仿真。因為無法對如此復雜的模型生成初始網格，如果沒有HFSS網格融合功能，幾乎無法對這個問題進行求解。借助HFSS網格融合功能，首次仿真即可成功。因此，我們幫助客戶節約了大量時間，這也說明HFSS網格融合功能可完成此前認為不可能實現的仿真。
SIJ：工程師開展上述工作需要Ansys哪些軟件工具呢？
MC：只需要HFSS就能實現。另外，由于HFSS網格融合功能主要用于解決大型復雜問題，因此我們可利用產品HPC的功能，從而支持更多內核和網絡節點以更快地解決問題。此外，不到兩年的時間內，我們已經在微軟 Azure支持的Ansys Cloud上成功部署了HFSS，從而給工程師提供了按需訪問額外硬件的機會，助力他們采用為解決設計難題而推出的HFSS網格融合功能來應對更困難的設計挑戰。
關于作者
Janine Love擔任《信號完整性雜志》的編輯，與編輯人員和咨詢委員會展開密切合作，為讀者提供數字、視頻和印刷形式的高質量技術內容。此外，她還擔任EDI CON技術項目總監和《微波雜志》的特約編輯。
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該客戶的產品（上圖）是一個觸摸顯示器，它由許多薄層介質和導體組成，其中包括觸摸面板的電容傳感器陣列。客戶采用EMI/EMC測試暗室的完整模型來對顯示器外殼內的觸摸面板以及暗室中的EMI測試天線進行仿真。因為無法對如此復雜的模型生成初始網格，如果沒有HFSS網格融合功能，幾乎無法對這個問題進行求解。借助HFSS網格融合功能，首次仿真即可成功。因此，我們幫助客戶節約了大量時間，這也說明HFSS網格融合功能可完成此前認為不可能實現的仿真。
SIJ：工程師開展上述工作需要Ansys哪些軟件工具呢？
MC：只需要HFSS就能實現。另外，由于HFSS網格融合功能主要用于解決大型復雜問題，因此我們可利用產品HPC的功能，從而支持更多內核和網絡節點以更快地解決問題。此外，不到兩年的時間內，我們已經在微軟 Azure支持的Ansys Cloud上成功部署了HFSS，從而給工程師提供了按需訪問額外硬件的機會，助力他們采用為解決設計難題而推出的HFSS網格融合功能來應對更困難的設計挑戰。
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該客戶的產品（上圖）是一個觸摸顯示器，它由許多薄層介質和導體組成，其中包括觸摸面板的電容傳感器陣列。客戶采用EMI/EMC測試暗室的完整模型來對顯示器外殼內的觸摸面板以及暗室中的EMI測試天線進行仿真。因為無法對如此復雜的模型生成初始網格，如果沒有HFSS網格融合功能，幾乎無法對這個問題進行求解。借助HFSS網格融合功能，首次仿真即可成功。因此，我們幫助客戶節約了大量時間，這也說明HFSS網格融合功能可完成此前認為不可能實現的仿真。
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MC：只需要HFSS就能實現。另外，由于HFSS網格融合功能主要用于解決大型復雜問題，因此我們可利用產品HPC的功能，從而支持更多內核和網絡節點以更快地解決問題。此外，不到兩年的時間內，我們已經在微軟 Azure支持的Ansys Cloud上成功部署了HFSS，從而給工程師提供了按需訪問額外硬件的機會，助力他們采用為解決設計難題而推出的HFSS網格融合功能來應對更困難的設計挑戰。
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ANSYS工程機械電磁兼容仿真解決方案
吊臂的不同工作角度對感應電壓的影響
模型及線纜設置
通過EMA3D的進行實際項目的大臂和線束的建模，線束的屏蔽層，雙絞等均可在Cable Properties里進行設置
EMI/EMC仿真帶來的價值
-測試驗證需要昂貴的硬件資源，仿真可以實現快速虛擬驗證，利用仿真可以方便的評判不同線纜類型（如裸線、差分線、差分屏蔽線）對感應電壓的影響，優化EMC設計。
-根據仿真計算的感應電壓噪聲，通過場路協同仿真技術優化濾波電路和濾波電容設計，快速評估多組優化方案。
-根據工程機械的具體使用場景，根據仿真結果，給出相關的使用建議，比如規定距離電視塔的使用距離
-仿真能夠可視化電磁場空間狀態，幫助快速定位問題，并能實現仿真與測試的相互配合與協助
-仿真能讓EMC設計知識更容易積累，并且更利于EMC技術的理論研究
-最后，仿真可以幫助企業人才的技術成長
深圳市優飛迪科技有限公司成立于2010年，是一家專注于產品開發平臺解決方案與物聯網技術開發的國家級高新技術企業。
十多年來，優飛迪科技在數字孿生、工業軟件尤其仿真技術、物聯網技術開發等領域積累了豐富的經驗，并在這些領域擁有數十項獨立自主的知識產權。同時，優飛迪科技也與國際和國內的主要頭部工業軟件廠商建立了戰略合作關系，能夠為客戶提供完整的產品開發平臺解決方案。
優飛迪科技技術團隊實力雄厚，主要成員均來自于國內外頂尖學府、并在相關領域有豐富的工作經驗，能為客戶提供“全心U+端到端服務”。
展開 HFSS-IE算法對金屬結構具有很高的適應性，其主要應用領域天線設計、天線布局、 RCS、 EMI/EMC仿真等方向。
高頻近似算法-PO算法
FEM算法和IE算法是精確的全波算法，在超大電尺寸問題上，使用精確全波算法會造成效率的降低。針對超大電尺寸問題，ANSYS推出PO（物理光學法）算法，PO 算法屬于高頻算法，非常適合求解此類問題，在適合其求解的問題中，具有非常好的效率優勢。
PO算法主要原理為射線照射區域產生感應電流，而且在陰影區域設置為零電流，不考慮射線追跡或多次反射，以入射波作為激勵源，將平面波或鏈接FEM（IE）的場數據作為饋源。但由于不考慮射線的多次反射和繞射等現象，一般針對物理尺寸超大，結構均勻的物體電磁場計算，在滿足精度的要求，相比全波算法效率明顯提高。比如大平臺上的天線布局，大型反射面天線等等。
高頻近似算法-SBR+算法
PO算法可以解決超大電尺寸問題的計算，但由于未考慮到多次反射等物理物體，主要用于結構均勻物理的電磁場計算。針對復雜結構且超大電尺寸問題，ANSYS通過收購Delcross公司（Savant軟件）引入了SBR+算法， SBR+是在SBR算法（天線發射出射線，在表面“繪制” PO電流）的基礎上考慮了爬行波射線（沿著表面追跡射線）、物理繞射理論PTD（修正邊緣處的PO電流）、一致性繞射理論UTD（沿著邊緣發射衍射射線，繪制陰影區域的電流），因此SBR+算法是高頻射線方法，具有非常高效的速度，同時具有非常好的精度，在大型平臺的天線布局中效果非常好。
展開 6/16 | HFSS技術突破與應用場景更新——高頻電磁兼容
使得EMI/EMC問題逐漸成為產品設計的重大挑戰之一。
利用現代仿真技術可以讓設計人員提前發現產品潛在的電磁兼容性問題，減少測試次數和迭代周期，滿足產品的合規性，最終實現降低研發成本。
本次線上技術交流將給大家介紹全新版本HFSS在系統級EMI/EMC方面的仿真應用，主要包括：電大平臺場景多射頻系統的干擾問題、人體的電磁暴露問題 、HIRF/EMP等全系統電磁兼容問題。
視角 | 未來已來，5G時代的仿真技術挑戰與突破
Ansys芯片電磁仿真工具Helic
流量劇增——必須考慮的高速信號/電源完整性和電磁兼容問題
在推進5G的過程中，無疑將產生巨大的數據流量，數據預測2022年手機用戶將產生25GB/天/人的數據量，每臺自動駕駛汽車每天將產生4TB的數據量（假設汽車每天行駛一小時）。在新應用的不斷帶動下，流量將迎來進一步的爆發，由于處理大量數據必須支持高速度的信號傳輸，因此在信號/電源完整性和電磁兼容方面都將給設計仿真環節帶來嚴峻挑戰。
針對大型高速系統的仿真設計流程，主要包含以下四個階段：
原理圖仿真設計→Layout中仿真設計→Layout后整板仿真→局部整改
在上述傳統流程中，Ansys提供了專門針對PCB整版的仿真工具SIwave，高頻結構仿真工具HFSS，用于機箱屏蔽設計和系統EMI/EMC仿真，優化和參數掃描模塊Optimetrics，以及和EDA工具的接口Ansoftlinks for EDA，高性能計算模塊等。針對不同類型的結構，Ansys利用針對性的電磁場求解器進行仿真和抽取，并組裝到電路仿真工具中進行瞬態仿真，得到模型的頻譜分量和眼圖，仿真的頻譜還可以用于PCB的輻射分析，并進一步仿真PCB經屏蔽后的輻射強度，從而全面、精確、快速地實現系統信號/電源完整性和EMI/EMC設計。
對于5G這種大型高速系統信號完整性仿真，其特點是系統的不同部分（三維和平面）將裝配在同一個界面中，因此Ansys采用了Slwave和HFSS共同混合仿真全信道，既發揮Slware在平面上的優勢，同時與HFSS的三維部件求解相結合，如果PCB版上包含IBIS模型，可以直接附在Layout布局上，無需到原理圖界面操作。
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Ansys芯片電磁仿真工具Helic
流量劇增——必須考慮的高速信號/電源完整性和電磁兼容問題
在推進5G的過程中，無疑將產生巨大的數據流量，數據預測2022年手機用戶將產生25GB/天/人的數據量，每臺自動駕駛汽車每天將產生4TB的數據量（假設汽車每天行駛一小時）。在新應用的不斷帶動下，流量將迎來進一步的爆發，由于處理大量數據必須支持高速度的信號傳輸，因此在信號/電源完整性和電磁兼容方面都將給設計仿真環節帶來嚴峻挑戰。
針對大型高速系統的仿真設計流程，主要包含以下四個階段：
原理圖仿真設計→Layout中仿真設計→Layout后整板仿真→局部整改
在上述傳統流程中，Ansys提供了專門針對PCB整版的仿真工具SIwave，高頻結構仿真工具HFSS，用于機箱屏蔽設計和系統EMI/EMC仿真，優化和參數掃描模塊Optimetrics，以及和EDA工具的接口Ansoftlinks for EDA，高性能計算模塊等。針對不同類型的結構，Ansys利用針對性的電磁場求解器進行仿真和抽取，并組裝到電路仿真工具中進行瞬態仿真，得到模型的頻譜分量和眼圖，仿真的頻譜還可以用于PCB的輻射分析，并進一步仿真PCB經屏蔽后的輻射強度，從而全面、精確、快速地實現系統信號/電源完整性和EMI/EMC設計。
對于5G這種大型高速系統信號完整性仿真，其特點是系統的不同部分（三維和平面）將裝配在同一個界面中，因此Ansys采用了Slwave和HFSS共同混合仿真全信道，既發揮Slware在平面上的優勢，同時與HFSS的三維部件求解相結合，如果PCB版上包含IBIS模型，可以直接附在Layout布局上，無需到原理圖界面操作。
展開 分享Ansoft學習筆記
在現代通訊系統、雷達、計算機、天線、高速PCB、集成電路、封裝、連接器、光電網絡、電機、開關電源、機電系統、汽車傳動系統設計和復雜EMI/EMC仿真中，Ansoft領先的基于物理原型的解決方案能夠快速精確地仿真和驗證設計方案，電磁場、電路和系統全集成化的設計環境能夠在系統設計時精確考慮細節的電磁場效應，從而確保系統性能，降低設計風險，推進創新，洞察設計內核，獲得長期競爭優勢。
MAXWELL 2D：
工業應用中的電磁元件，如傳感器，調節器，電動機，變壓器，以及其他工業控制系統比以往任何時候都使用得更加廣泛。由于設計者對性能與體積設計封裝的希望，因而先進而便于使用的數字場仿真技術的需求也顯著的增長。在工程人員所關心的實用性及數字化功能方面，Maxwell 的產品遙遙領先其他的一流公司。Maxwell 2D 包括交流/ 直流磁場、靜電場以及瞬態電磁場、溫度場分析，參數化分極；以及優化功能。此外，Maxwel2D 還可產生高精度的等效電路模型以供Ansoft 的SIMPLORER模塊和其它電路分析工具調用。
MAXWELL 3D：
向導式的用戶界面、精度驅動的自適應剖分技術和強大的后處理器時的Maxwell 3D成為業界最佳的高性能三維電磁設計軟件。可以分析渦流、位移電流、集膚效應和鄰近效應具有不可忽視作用的系統，得到電機、母線、變壓器、線圈等電磁部件的整體特性。功率損耗、線圈損耗、某一頻率下的阻抗（R和L）、力、轉矩、電感、儲能等參數可以自動計算。同時也可以給出整個相位的磁力線、B和H分布圖、能量密度、溫度分布等圖形結果。
合成一個面，如果操作過程中提示你操作會失去原來的面或者線的時候，不妨把面或者線先copy，操作了之后再paste就好。Solid 用來生成體。
第一欄用來直接生成一些規則的體。Sweep是通過旋轉、拉伸面模型得到體。
展開 | Ansys 2025 全球仿真大會資料現已上線
演講主題
演講人及公司
歡迎致辭
肖運輝
Ansys高級技術經理
Ansys SI,PI,EMI,EMC仿真概覽及展望
Shankar Raman
Ansys研發高級總監
產品更新與最佳實踐分享--高頻
羅輝
Ansys技術經理
基于Synmatrix和HFSS的多場景濾波器快速設計與仿真
吳迪斯
中興通訊股份有限公司 高級工程師
多端口波導縫隙天線陣列的仿真設計
賈海昆
清華大學 集成電路學院副教授
Ansys EMC技術方案與最佳實踐分享
張偉
Ansys主任應用工程師
EMI精準量化仿真探索 — 大小尺度共存的 HFSS 建模挑戰與 EMIT 射頻抗擾仿真應用
林翰軒
中興通訊股份有限公司 射頻工程師
顯示模組系統的板級 ESD 仿真優化
韋俊
重慶京東方光電科技有限公司工程師
產品更新與最佳實踐分享--高速
周小俠
Ansys主任應用工程師
BGA焊點阻抗影響因素分析
魏國英
中興通訊股份有限公司
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天數智芯 低功耗設計工程師
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Shankar Raman
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基于Synmatrix和HFSS的多場景濾波器快速設計與仿真
吳迪斯
中興通訊股份有限公司 高級工程師
多端口波導縫隙天線陣列的仿真設計
賈海昆
清華大學 集成電路學院副教授
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張偉
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：3DHI中共封裝光學（CPO）的多物理挑戰和解決方案
李志偉 | 北京地平線信息技術有限公司 結構散熱團隊負責人
演講主題：基于Ansys Icepak的智駕芯片熱管理及域控熱設計
Vector Cheng | 恩智浦半導體 系統工程師
演講主題：基于 Ansys HFSS+Circuit 的 LPDDR4X EMI仿真
龔卉芳 | 燦芯半導體（上海）股份有限公司SIPI高級工程師
演講主題：基于Ansys Circuit的DDR Vref智能訓練與仿真自動化
陳翀一 | 湖北江城實驗室 模擬仿真工程師
演講主題：基于3D互聯封裝的寄生參數抽取和SIPI仿真
技術分會場四：電子設計仿真-高頻
肖運輝 | Ansys高級技術經理
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羅輝 | Ansys技術經理
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演講主題：基于Synmatrix和HFSS的多場景濾波器快速設計與仿真
賈海昆 | 清華大學 集成電路學院副教授
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張偉 | Ansys主任應用工程師
演講主題：Ansys EMC技術方案與最佳實踐分享
林翰軒 | 中興通訊股份有限公司
展開 電磁兼容設計仿真軟件?EMC?Studio
特點
精確、高效的針對實際復雜工程系統 EMC 專業仿真算法技術；采用電路、電磁場與傳輸線耦合等方法進行全面系統分析；多級輻射分析功能實現超電大尺寸問題天線與載體平臺的電磁場分析；外加激勵源可以是理想的平面波、虛擬仿真電磁輻射場或實際測試的輻射場數據等；既可以分析頻域信號，又可以對時域信號的電磁兼容特性進行分析；能對實際工程中隨機線纜束進行仿真分析，利用統計規律給出隨機線纜束的
屏蔽特性變化范圍；能夠模擬各種終端設備，包括各種串、 并聯 RLC、復 阻抗 和分 布式 阻抗、時域或頻域的電壓源和電流源、N 端口網絡參數等；具有串擾、耦合、輻射和敏感度分析功能；
可以對包含電大尺寸整系統平臺、線纜線束和互聯系統、天線、數字、模擬和邏輯混合電子設備、外部的信號、干擾源等的復雜系統進行系統級電磁兼容分析；能夠仿真分析各種類型的線纜網絡，包括屏蔽和非屏蔽單芯線、多芯線、雙絞線、帶狀線、同軸線以及復雜的多層屏蔽線等；
SPICE 3f5電路求解器，OrCadPSpice，HSpice 和 Dolphin VHDL-AMS電路求解器；能夠模擬和處理 PCB 數據模型，對PCB 的 EMI/EMC 問題進行仿真分析具有強大的天線計算和優化功能 ;基準平臺測試模型，包括帶狀線、BCI、基準天線、TEM 小室等 ;
集成豐富的參數化天線模型庫、EMC器件庫、電路模型庫和線纜模型庫等，并可以對庫中的模型進行編輯 ;可以導入復雜線纜線束和網格模型 ;標準的CAD模型接口,可以導入ACIS SAT，IGES，STEP，CATIA V4/V5等各種模型文件 ;能夠對 PCB 模型進行處理 ;可以編輯或導入 Spice 模型、VHDL-AMS 模型等 ;支持各種介質和金屬材料，具有網格自動加密、減少和重新調整技術 ;快速準確的矩陣分割優化和外核方程系統求解功能，確保實際復雜工程問題的仿真 ;全波的低頻和高頻三維
展開 Last call：Ansys 2025 全球仿真大會報名即將截止！
電子設計仿真-高頻（地點：萬豪酒店萬豪宴會廳1）
時間
演講主題
演講人及公司
08:30 - 08:40
歡迎致辭
肖運輝
Ansys高級技術經理
08:40 - 09:10
Ansys SI,PI,EMI,EMC仿真概覽及展望
Shankar Raman
Ansys研發高級總監
09:10 - 09:25
產品更新與最佳實踐分享--高頻
羅輝
Ansys技術經理
09:25 - 09:40
基于Synmatrix和HFSS的多場景濾波器快速設計與仿真
吳迪斯
中興通訊股份有限公司 高級工程師
09:40 -09:55
多端口波導縫隙天線陣列的仿真設計
賈海昆
清華大學 集成電路學院副教授
09:55 -10:10
Ansys EMC技術方案與最佳實踐分享
張偉
Ansys主任應用工程師
10:10 -10:25
EMI精準量化仿真探索 — 大小尺度共存的 HFSS 建模挑戰與 EMIT 射頻抗擾仿真應用
林翰軒
中興通訊股份有限公司 射頻工程師
展開 