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本次分享將結(jié)合工程案例，系統(tǒng)介紹 LLC 電路激勵(lì)下磁集成器件的損耗分析思路，重點(diǎn)覆蓋初級 Litz 線串聯(lián)繞組、次級并聯(lián)銅片繞組的損耗計(jì)算方法，以及考慮磁集成特性的磁芯損耗建模。通過電路與電磁仿真的協(xié)同分析，展示如何在設(shè)計(jì)階段更可靠地評估損耗，為效率提升、結(jié)構(gòu)選型與設(shè)計(jì)決策提供依據(jù)。

本案例通過使HFSS 3D Layout仿真工具探索具有成本效益的PDN網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)方法，降低電源噪聲與信號回路的耦合，從而優(yōu)化電源噪聲。 2.1 仿真思路 考慮各種板級電源噪聲耦合場景，如過孔與過孔、過孔與平面、過孔與走線。當(dāng)電源層和信號走線之間有地層時(shí)噪聲耦合，優(yōu)化過孔布局。

Plot Fields（當(dāng)然，這一步放在仿真結(jié)束后也可以）；設(shè)置若干個(gè)頻點(diǎn)，并√ 3D Fields Save；03電路時(shí)域激勵(lì) 新建Circuit仿真，將HFSS工程添加至電路中，給端口加上更貼近實(shí)際的時(shí)域激勵(lì)波形； 完成Circuit+HFSS聯(lián)合仿真，得到電路時(shí)域仿真結(jié)果； 時(shí)域波形FFT得到的頻譜；

Plot Fields（當(dāng)然，這一步放在仿真結(jié)束后也可以）；設(shè)置若干個(gè)頻點(diǎn)，并√ 3D Fields Save；03電路時(shí)域激勵(lì) 新建Circuit仿真，將HFSS工程添加至電路中，給端口加上更貼近實(shí)際的時(shí)域激勵(lì)波形； 完成Circuit+HFSS聯(lián)合仿真，得到電路時(shí)域仿真結(jié)果； 時(shí)域波形FFT得到的頻譜；

RFID設(shè)計(jì) -HFSS對RFID天線的仿真 -RFID電路與天線的場路協(xié)同仿真 -包含工作環(huán)境在內(nèi)的RFID系統(tǒng)級仿真 電真空 -電真空行波管的場分布和工作模式仿真 光纖 -光纖中的場分布和模式傳輸

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。

? Ansys技術(shù)方案- 使用HFSS對大規(guī)模陣列天線進(jìn)行快速準(zhǔn)確的電磁場仿真和優(yōu)化探索。- HFSS有射頻電路求解器可以快速實(shí)現(xiàn)對前端射頻通道和器件的建模與仿真。- 天線電磁場設(shè)計(jì)可以被鏈接到電路設(shè)計(jì)環(huán)境中實(shí)現(xiàn)場路協(xié)同一體化仿真。

陣列與前端饋電系統(tǒng)協(xié)同設(shè)計(jì)HFSS場路協(xié)同仿真方法通過電路和電磁場的動(dòng)態(tài)鏈接與激勵(lì)推送，可以實(shí)現(xiàn)在電路仿真器中，將天線模型與饋電網(wǎng)絡(luò)仿真結(jié)合起來協(xié)同設(shè)計(jì)，仿真并優(yōu)化駐波特性，進(jìn)行匹配設(shè)計(jì)。這樣，不僅可以大大提高設(shè)計(jì)效率，充分考慮結(jié)構(gòu)中的電磁場細(xì)節(jié)，直接獲得整個(gè)饋電系統(tǒng)優(yōu)化的性能指標(biāo)，而且避免了在設(shè)計(jì)中對單個(gè)部件過高的指標(biāo)要求，可以方便地獲得整個(gè)系統(tǒng)最優(yōu)化的性能。

-根據(jù)仿真計(jì)算的感應(yīng)電壓噪聲，通過場路協(xié)同仿真技術(shù)優(yōu)化濾波電路和濾波電容設(shè)計(jì)，快速評估多組優(yōu)化方案。

Plot Fields（當(dāng)然，這一步放在仿真結(jié)束后也可以）；設(shè)置若干個(gè)頻點(diǎn)，并√ 3D Fields Save；03電路時(shí)域激勵(lì) 新建Circuit仿真，將HFSS工程添加至電路中，給端口加上更貼近實(shí)際的時(shí)域激勵(lì)波形； 完成Circuit+HFSS聯(lián)合仿真，得到電路時(shí)域仿真結(jié)果； 時(shí)域波形FFT得到的頻譜；

PCB板級和組件級電磁建模 精確模擬整個(gè)PCB板和封裝，解決EMI問題 -S參數(shù)和寄生參數(shù)提取 -檢查PCB的EMI設(shè)計(jì)規(guī)則 -濾波元件的電路分析 天線設(shè)計(jì) 天線饋電結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 對包含功分器、環(huán)形器、隔離器、濾波器等器件在內(nèi)的饋電結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體仿真設(shè)計(jì) 仿真屏蔽腔對饋電結(jié)構(gòu)的影響

多物理場平臺(tái)的增值 除了HFSS 3D Layout出眾的功能、速度、深度和廣度之外，Ansys還可為PCB與芯片多物理場仿真提供業(yè)界罕有的綜合性仿真平臺(tái)。多物理場仿真可幫助半導(dǎo)體研發(fā)團(tuán)隊(duì)加快許多設(shè)計(jì)步驟，在虛擬設(shè)計(jì)環(huán)境下以集成系統(tǒng)的方式，在逼真運(yùn)行條件下測試硅片、封裝和電路板的性能。

如今，工程團(tuán)隊(duì)力求在幾小時(shí)內(nèi)快速完成印刷電路板（PCB）和3D芯片封裝的電磁（EM）仿真，并獲得最高的精度。 電磁仿真技術(shù)經(jīng)歷了漫長的發(fā)展：早在2000年，Ansys率先推出了采用全新矩陣多處理技術(shù)的電磁仿真器HFSS，利用全波3D模型仿真差分對互連，這被視為一次真正意義上的突破。

使用主要使用六面體網(wǎng)格對電路板和實(shí)體劃分網(wǎng)格，從而使每個(gè)PCB具有14600個(gè)節(jié)點(diǎn)。電路板和IC封裝均由聚乙烯材料制成。支柱由鋁合金制成。模型的節(jié)點(diǎn)總數(shù)為44097，包含26046個(gè)單元。 接觸建模 粘接和柔性面-面接觸對用于定義IC封裝和電路板之間的接觸。接觸和目標(biāo)表面用于將IC封裝連接到電路板。接觸表面用CONTA174單元建模，目標(biāo)表面用TARGE170單元建模。

（圖片來源Mentor網(wǎng)站） --------電熱協(xié)同仿真工具--------◆ Celsius Thermal Solver 是業(yè)內(nèi)針對從集成電路到物理部件全電子系統(tǒng)所設(shè)計(jì)的一款完整電熱協(xié)同仿真解決方案。Celsius Thermal Solver能夠與Cadence IC、封裝和基板設(shè)計(jì)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)無縫集成。利用創(chuàng)新的多物理場技術(shù)應(yīng)對這些挑戰(zhàn)。

1 NFC天線建模與仿真1.1 天線理論基礎(chǔ)天線是射頻傳輸系統(tǒng)的重要組成部分，通過電磁耦合發(fā)射電磁波信號進(jìn)行信息和能量的交互，所以天線性能的好壞將會(huì)直接影響整個(gè)系統(tǒng)的性能。NFC天線的中心頻率處在13.56MHz的高頻頻段，其所求的波長過長，所以NFC天線采用板載天線的設(shè)計(jì)模型，將天線設(shè)計(jì)成環(huán)形或矩形，從而與電路進(jìn)行連接，使得近場通信技術(shù)更加小型化、智能化。

，包含了Redhawk/HFSS等業(yè)界黃金工具，基于CPM/CSM/CTM等獨(dú)有的芯片模型，通過協(xié)同仿真考察芯片與PKG/PCB之間的耦合影響，通過電、熱、結(jié)構(gòu)之間的多物理場耦合仿真使得仿真精度更高，幫助設(shè)計(jì)者優(yōu)化從芯片至系統(tǒng)的SIPI/熱/結(jié)構(gòu)可靠性等設(shè)計(jì)指標(biāo)，此流程已經(jīng)支持多家客戶在先進(jìn)工藝節(jié)點(diǎn)和大規(guī)模的2.5D/3D IC設(shè)計(jì)上成功流片。

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)。

這非常便于在電路仿真中使用電磁模型來驗(yàn)證電路性能。 隨著系統(tǒng)的復(fù)雜性增加，對于芯片設(shè)計(jì)人員來說，只對芯片金屬進(jìn)行建模是不夠的，因?yàn)樾酒偸欠胖迷谀撤N類型的封裝中。當(dāng)今的片上系統(tǒng)（SoC）設(shè)計(jì)通常放置在球柵陣列（BGA）封裝中，芯片上的金屬與BGA上的金屬電磁耦合。RaptorH有助于設(shè)計(jì)人員導(dǎo)入BGA封裝的部件以開展協(xié)同仿真，從而獲得真正的制造性能。

IE3D仿真結(jié)果包括S、Y、Z參數(shù)，VWSR，RLC等效電路，電流 分布，近場分布和輻射方向圖，方向性，效率和RCS等;應(yīng)用范圍主要是在微波射頻電路、多層印刷電路板、平面微帶天線設(shè)計(jì)的分析與設(shè)計(jì)。3.6 Sonnet是一種基于矩量法的電磁仿真軟件，提供面向3D平面高頻電路設(shè)計(jì)系統(tǒng)以及在微波、毫米波領(lǐng)域和電磁兼容/電磁干擾設(shè)計(jì)的EDA工具。