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本節(jié)我們在ANSYS HFSS 2023R1中模擬CISPR25汽車前照燈PCB電源回線遠(yuǎn)端接地的測試環(huán)境，將獲得整塊PCB的傳導(dǎo)發(fā)射（CE）對(duì)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)現(xiàn)部分頻點(diǎn)超標(biāo)后，給出改善措施最終通過測試標(biāo)準(zhǔn)。 一、模型導(dǎo)入如下圖所示為汽車前照燈組價(jià)的示意圖，我們將抽取他們的PCB進(jìn)行模擬仿真。

研討會(huì)深入解析Ansys SIwave、Icepak、Mechanical、Sherlock與HFSS等工具的協(xié)同工作流，幫助工程師在生產(chǎn)加工早期完成電、熱、力及可靠性風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，還將結(jié)合行業(yè)前沿議題與企業(yè)實(shí)踐案例，在高速電子創(chuàng)新浪潮中實(shí)現(xiàn)從PCB、封裝到系統(tǒng)級(jí)的全流程優(yōu)化。歡迎了解更多詳情報(bào)名參會(huì)。

然而，功率器件的高速開關(guān)動(dòng)作及電動(dòng)汽車眾多的線纜排列布置結(jié)構(gòu)，帶來了嚴(yán)重的電磁干擾（Electromagnetic Interference，EMI）問題，影響電動(dòng)汽車的安全穩(wěn)定行駛！本節(jié)我們在ANSYS HFSS 2023R1中模擬CISPR25 電源回線遠(yuǎn)端接地的測試環(huán)境，以獲得汽車域控制器領(lǐng)域中PCB的傳導(dǎo)發(fā)射（CE）。

從式中可以看出，低頻的信號(hào)未必比高速信號(hào)的串?dāng)_小。也就是我們說的：1KHz的信號(hào)未必是低速信號(hào)，要綜合考慮沿的情況。對(duì)于沿很陡的信號(hào)，是包含很多諧波成分的，在各倍頻點(diǎn)都有很大的振幅。 因此，在選器件的時(shí)候也要注意一下，不要一味選開關(guān)速度快的芯片，不僅成本高，還會(huì)增加串?dāng)_以及EMC問題。

HFSS建PCB模型還是比較麻煩的，要一層一層疊，有時(shí)候被坐標(biāo)繞糊涂了。有沒有更簡便快捷的方法呢？ 答案肯定是有的！從SIWave里面將整個(gè)PCB導(dǎo)入HFSS即可。

PCB的電磁輻射，多數(shù)情況可能會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品整機(jī)EMC RE認(rèn)證測試當(dāng)中的某些頻點(diǎn)不滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，一般來說噪聲源都是由于電路板上關(guān)鍵的一些高速/高頻器件或電路，可能通過PCB直接形成的輻射，也有可能通過輻射與設(shè)備內(nèi)部的IO線纜形成的耦合，如果能通過有效的途徑去分析和弱化PCB的電磁輻射能量，就有可能幫助整機(jī)產(chǎn)品順利通過相關(guān)RE認(rèn)證測試標(biāo)準(zhǔn)。

通過建立精確的3D電磁模型，結(jié)合Ansys HFSS進(jìn)行頻域S參數(shù)提取，并利用Ansys Circuit進(jìn)行時(shí)域仿真，優(yōu)化PCB布局布線方案，提升信號(hào)傳輸穩(wěn)定性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，基于Ansys的協(xié)同仿真方法可有效預(yù)測高速信號(hào)鏈路的眼圖抖動(dòng)、上升時(shí)間等關(guān)鍵指標(biāo)，降低EMI風(fēng)險(xiǎn)，為大尺寸屏的高速信號(hào)設(shè)計(jì)提供可靠的理論依據(jù)和工程實(shí)踐指導(dǎo)。

? Type：空氣盒子的形狀，Bounding Box表示長方體，Conformal表示與PCB形狀一致。 ? Dielectric下的Horizontal：表示PCB上的介質(zhì)層向外的擴(kuò)展因子。無單位時(shí)，表示按比例擴(kuò)展，比例基準(zhǔn)區(qū)X，Y中的較大值。有單位時(shí)，表示擴(kuò)展的絕對(duì)長度。 ? Airbox下的Horizontal：控制空氣盒子表面在X，Y方向離PCB有多遠(yuǎn)。

“具體來說，Samtec之所以選擇Ansys，是因?yàn)槲沂褂眠^Ansys HFSS高頻電磁仿真軟件，它具有3D布局功能，以及Ansys SIwave PCB和封裝電磁軟件，其具有出色的精度。我的理念是，把時(shí)間用于開展設(shè)計(jì)，以便首次就能成功，這樣就不必多次進(jìn)行構(gòu)建。我們盡量不使用“猜測”的方式，而是盡可能通過電磁仿真完成所有工作。

1、在端口的建立方法上，HFSS 3D Layout和HFSS不同。HFSS中需要用戶自己繪制端口的形狀，然后定義為Wave Port或Lumped Port，而在PCB上定義端口時(shí)，用戶需要準(zhǔn)確計(jì)算PCB疊層之間的距離以保證端口邊緣與上下疊層對(duì)齊，因此在HFSS中定義PCB端口過程較為繁瑣。

此外，HFSS 3D Layout支持設(shè)計(jì)自動(dòng)化，便于充分利用現(xiàn)有的PCB產(chǎn)品設(shè)計(jì)，最大限度地減少返工和迭代。 HFSS 3D Layout能顯著節(jié)省時(shí)間與成本。如今，工程師僅需34個(gè)小時(shí)就能為PCB設(shè)計(jì)進(jìn)行建模，該設(shè)計(jì)包含一個(gè)安裝在SODIMM板上的8個(gè)兩層倒裝芯片的BGA封裝，且該SODIMM板插入安裝在主板上的連接器上，總計(jì)64個(gè)網(wǎng)絡(luò)和128個(gè)端口。

而本課程，則專為有上述需求的工程師而服務(wù)，聚焦于Ansys HFSS 3D的仿真核心技能。課程從軟件操作基礎(chǔ)入手，系統(tǒng)講解建模、網(wǎng)格劃分、激勵(lì)端口設(shè)置、參數(shù)化掃描及結(jié)果后處理等關(guān)鍵流程，涵蓋高速電路、天線及微波器件等典型應(yīng)用案例。通過理論與實(shí)操結(jié)合，幫助用戶快速掌握HFSS 3D仿真流程，提升電磁設(shè)計(jì)分析能力，為射頻、高速電路等領(lǐng)域工作奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

（圖片來源Mentor網(wǎng)站） ◆ Ansys HFSS 與Cadence Clarity為同類型3D全波電磁場仿真工具，HFSS可分析整個(gè)電磁場問題，包括反射損耗，衰減，輻射和耦合等。HFSS的強(qiáng)大功能基于有限元算法與積分方程理論，以及穩(wěn)定的自適應(yīng)網(wǎng)格剖分技術(shù)。該網(wǎng)格剖分技術(shù)可保證其網(wǎng)格能與3D物體共形并適合任意電磁場問題分析。

Ansys HFSS 3D Layout可以導(dǎo)入外部的PCB文件進(jìn)行仿真，當(dāng)整個(gè)模型比較復(fù)雜的時(shí)候，為了提高仿真效率，會(huì)對(duì)PCB進(jìn)行切割，本文講述在Ansys HFSS 3D Layout中導(dǎo)入PCB及切割的方法。

同時(shí)仿真PCB + PKG + Interposer時(shí)，網(wǎng)格剖分跨了三個(gè)維度，有什么技術(shù)能很好的處理嗎？ 當(dāng)仿真 PCB + PKG + Interposer 時(shí)，網(wǎng)格剖分跨了三個(gè)維度，這需要使用能夠處理復(fù)雜電磁場結(jié)構(gòu)的軟件來解決。HFSS 電磁場仿真軟件具有網(wǎng)格融合（Mesh Fusion）技術(shù)，可以很好地處理這種情況，并且在保證仿真精度的同時(shí)加速仿真運(yùn)算。

Ansys HFSS 3D電磁（EM）仿真使設(shè)計(jì)人員能夠?qū)Ω哳l電子產(chǎn)品進(jìn)行建模，如：天線、天線陣列、射頻（RF）或微波組件、高速互連、濾波器、連接器、集成芯片（IC）封裝與印刷電路板 HFSS有兩種模式：3D模式和3D Layout模式，后者非常適合處理分層電路板幾何結(jié)構(gòu)問題或高速組件（如IC封裝、片上嵌入式無源組件和PCB互連）的布局問題。

高頻/高速器件設(shè)計(jì) 在通信、電子及數(shù)字領(lǐng)域，高頻設(shè)計(jì)需要特別關(guān)注和用專門的工具去正確的區(qū)分和處理各種電磁效應(yīng)。這正是HFSS成為微波/射頻和高速器件設(shè)計(jì)的黃金標(biāo)準(zhǔn)的原因。對(duì)于三維高頻微波器件，例如波導(dǎo)、濾波器、耦合器、鐵氧體器件或者腔體，HFSS可以提取S參數(shù)、優(yōu)化性能指標(biāo)及考慮生產(chǎn)加工的容差設(shè)計(jì)。

- 沒有一種工具能夠解決所有的EMC問題，在不同仿真設(shè)計(jì)工具之間的數(shù)據(jù)交互困難? Ansys技術(shù)方案- PCB的EMC分析：隔離度，電源濾波，輻射，傳導(dǎo)、時(shí)鐘干擾，ESD，接地、高速串?dāng)_等。- 線纜的EMC分析：布局、輻射、捆扎耦合，接地等。- 機(jī)殼的EMC分析：屏蔽效能、諧振分布、器件部件、電磁泄露等。- 接地系統(tǒng)EMC分析：接地阻抗、共地阻抗、接地噪聲等。

現(xiàn)在但凡打開SoC原廠的PCB Layout Guide，都會(huì)提及到高速信號(hào)的走線的拐角角度問題，都會(huì)說高速信號(hào)不要以直角走線，要以45度角走線，并且會(huì)說走圓弧會(huì)比45度拐角更好。事實(shí)是不是這樣？PCB走線角度該怎樣設(shè)置，是走45度好還是走圓弧好？90度直角走線到底行不行？這是我經(jīng)常看見廣大 PCB Layout 拉線菌熱議的話題。

PCB埋置布線策略和機(jī)械屏蔽也是已知的EMI電磁干擾緩解技術(shù)（圖17）。 由于消費(fèi)電路板經(jīng)常使用直通過孔，這會(huì)影響SI裕量和EMI性能，我們建議針對(duì)低成本應(yīng)用中包含有限密度高速信號(hào)的敏感過孔進(jìn)行背鉆處理。與激光鉆孔過孔相比，PCB的超額成本是有限的（10%對(duì)50%）。在埋入式布線PCB設(shè)計(jì)中，必須注意諧振問題。