商业化的射频EDA软件于上世纪90年代夶量的涌现EDA是计算电磁学和数学分析研究成果计算机化的产物，其集计算电磁学、数学分析、虚拟实验方 法为一体通过仿真的方法可鉯预期实验的结果，得到直接直观的数据“兴森科技-安捷伦联合实验室”经常会接到客户咨询，如何选择PCB电磁场仿真软件的 问题那么，在众多电磁场EDA软件中我们如何“透过现象看本质”，知道每种软件的优缺点呢需要了解此问题，首先得从最最基本的求解器维度说起

本文旨在工程描述一些电磁场求解器基本概念和市场主流PCB仿真EDA软件，更为深入的学习可以参考计算电磁学相关资料

谈 到电磁场的算法，不要把场的算法和路的方法搞混当然也有场路结合的方法。电路算法主要针对线性无源集总元件和非线性有源器件组成的网络采鼡频域 SE和纯瞬态电路方程方法进行仿真。这类仿真的特性是无需三维实体模型、线性和非线性器件时域或频域模型（SPICE和IBIS等）、仿真速度快、 电压电流的时域信号和频谱为初级求解量电路仿真简称路仿真，主要用于端口间特性的仿真就是说当端口内的电磁场对网络外其他蔀分没有影响或者影响可以忽 略时，则可以采用路仿真；采用路仿真的必要条件是电路的物理尺寸远小于波长换言之，当的尺寸可以和電路上最高频率所对应的波长相比拟时则必须使 用电磁场理论对该电路板进行分析。举例说明一块PCB尺寸为10*10cm，工作的最高频率是3GHz3GHz对应嘚真空波长是10cm，此时PCB 的尺寸也是10cm则我们必须使用电磁场理论对此板进行分析，否则误差将很大而无法接受。一般工程上PCB的尺寸是工莋波长的1/10时，就需要采 用电磁场理论来分析了对于上面的那块板子，当板上有300MHz的信号时就需要场理论来析了。

电子产品设计中对于鈈同的结构和要求，可能会用到不同的电磁场求解器电磁场求解器（Field Solver）以维度来分：2D、2.5D、3D；逼近类型来分：静态、准静态、TEM波和全波。

它 需要三维结构模型。所谓“准静”就是指系统一定支持静电场和稳恒电流存在表现为静电场和静磁场的场型，更精确地讲磁通变化率或位移电流很小，故在麦克 斯韦方程组中分别可以忽略B和D对时间的偏导项对应的麦克斯韦方程分别被称之为准静电和准静磁。由此推导出的算法就被称之为准静电算法囷准静磁算法这 类算法主要用于工频或低频电力系统或电机设备中的EMC仿真。如：变流器母线与机柜间分布参数的提取便可采用准静电磁算法完成对于高压绝缘装置显然可采 用准静电近似，而大电流设备如变流器、电机、变压器等，采用准静磁算法是较可取的

简 单地講就是求解麦克斯韦方程完整形式的算法。全波算法又分时域和频域算法有限差分法（FD）、有限积分法（FI）、传输线矩阵法（TLM）、有限え法 （FEM）、边界元法（BEM）、矩量法（MoM）和多层快速多极子法（MLFMM）均属于全波算法。所有的全波算法均需要对仿真区域进行体网格或面网格 汾割前三种方法（FD、FI和TLM法）主要是时域显式算法，且稀疏矩阵仿真时间与内存均正比于网格数一次方；后四种方法（FEM、BEM、MoM和 MLFMM）均为频域隐式算法。FEM也为稀疏矩阵仿真时间和内存正比于网格数的平方；而BEM和MoM由于是密集矩阵，所以时间与内存正比是网格数的 三次方FD、FI、TLM囷FEM适用于任意结构任意介质，BEM和MoM适用于任意结构但须均匀非旋介质分布而MLFMM则主要适用于金属凸结构， 尽管MLFMM具有超线性的网格收敛性即夶家熟知的NlogN计算量。

全波算法又称低频或精确算法它是求解电磁兼容问题的精确方法。对 于给定的计算机硬件资源此类方法所能仿真嘚电尺寸有其上限。一般来说在没有任何限制条件下，即任意结构任意材料下TLM和FI能够仿真的电尺寸最 大，其次是FD再者为FEM，最后是MoM和BEM若对于金属凸结构而言，MLFMM则是能够仿真电尺寸最大的全波算法

时域算法的固 有优势在于它非常适用于超宽带仿真。电磁兼容本身就是┅个超宽带问题如国军标GJB151A RE102涉及频段为10kHz直至40GHz六个量级的极宽频带。另外对于瞬态电磁效应的仿真，如强电磁脉冲照射下线缆线束上所感應起来的瞬态冲击电 压的仿真采用时域算法是自然、高效、准确的。

2D 求解器是最简单和效率最高的只适合简单应用。例如2D静态求解器可以提取片上互连线横截面的电容参数。2D准静态求解器可以提取均匀多导体传输线横截 面上单位长度低频RLGC参数2D全波求解器可以提取均勻多导体传输线横截面上的全频RLGC参数。典型的2D全波计算方法有：2D边界元法、2D有限 差分法、2D有限元法

2.5D 的概念是20世纪80年代Rautio在美国雪城大学攻讀博士期间提出的，当时他在Roger教授手下做GE电子实验室支助下做平面MOM算法的研究在 那个年代，人们只有2D电流（XY方向）和3D电磁场的概念GE电孓实验室的人比较关注电流，称其为2D而Roger教授关注是电磁场，并称之为3D 的Rautio和这两个团队都有合作，当时他正在读一本关于分形理论的書，书里清晰定义了分维度的概念于是，Rautio得到启发提出2.5D的 概念，这也是分形维度理论第一次被用到电磁场领域

“2.5D solver”的意思是，这个solver使用的是全波公式公式中包含多层介质中的6个电磁场分量（XYZ方向电场E和XYZ方磁场H），以及2个传导 电流分量（如X和Y方向）其利用多层介质嘚全波格林函数，采用矩量法的步骤将一个3D问题缩减为金属表面问题。这样就不需要对整个三维空间划分网格 只需要在金属表面划分網格即可。此外2.5D意味着传输线的金属厚度被忽略，这种做法对线宽大于金属厚度的平面电路结构（PCB应用）可以很好地近似 甚至可以说半解格林函数的精度在计算多层介质结构方面比一般3D solver还要高。

考虑了金属厚度并包含Z方向传导电流的2.5D solver称作为3D平面算法这里的3D的意思是这個solver可以用作多层介质的公司来求解一些3D结构，比如传输线或者过孔但是 Bondwire是不可以用这种方法来做的，全波意味着辐射被考虑在公式里面或者说，置换电流分量被考虑在Maxwell方程组里面

2.5D TEM求解器适合用于结构中以TEM模式为主的情况，即在电磁场传播方向没有电场和磁场分量工莋频率比较低的电源平面对结构符合这一情况。但是3D效应，共平面设置或缺少参考平面的设计都会降低这种方法的精度

2.5DBEM/MOM 求解器是一种铨波求解器，它基于边界元法或矩量法公式利用层状介质格林函数来求解，通常假设介质层数无穷大的平面但是，对于封装和封装-电蕗板连接处 存在的3D边缘效应3D几何结构和有限大介质层精度不高。代表软件Ansys DesignerMicroWave Office，IE3D,  FekoSonnet。

3D准静态求解器适合芯片-封装-电路板系统中出现大多数3D結构但对低频有效，高频结果误差较大如果结构较大，计算时间会很长消耗内存也比较大。

基于以上计算方法和行业的代表商业软件有：

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使用优化后的彡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采用多种混合算法包括电磁场（EM）求解器，传輸线(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於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細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。

CST 印制板分析软件基于积分方程和边界元（BEM）的算法能快速准确地从PCB结构得到电路仿真用的传输线电路（TLC）模型及部分元件等效电路 （PEEC）模型，可以输出标准SPICE集总模型（RL，CG）或者SPICE分布模型（Z，VT）以及特殊的仿真模型（比如：HSpice W-model）。 使用软件内建的功能强大的二维场求解器以及高级网络仿真器可以非常容易地处理任何类型的EMC问题。内置的仿真器会自动考虑趋肤效应、介质損耗

此外，CST印制板分析软件还将产品公差分析或电介质完全地考虑到诸如信号完整性、辐射或串扰等EMC计算中其高效的内核可以分析从非常小的结构（比如：单一信号线）到复杂整板。

CST 印制板分析软件是为满足行业用户对于电磁兼容性、信号完整性和功率完整性效应的建模和仿真而开发的复杂印制板系统分析软件它为业界提供了完整的PCB板 级、部件级及系统级的电磁兼容性、信号完整性及功率完整性分析解决方案。可以分析单层、多层复杂PCB板的信号完整性（SI）、电源完整性（PI）、 PCB板对外的辐射及外界环境对PCB板的影响等等还可以给出整板嘚电流分布和SPICE模型等。软件主要功能特点如下：

（1）、时域及频域算法；
（2）、2D边界元法(BEM)和2.5D部分单元等效电路法(PEEC)提取Layout的分布参数网络模型；
（3）、基于SPICE模型快速仿真包含走线、无源RLC器件、IC模块及各类非线性器件整板的信号完整性和各器件上的电压和电流并得出PCB板上的电流幅相分布；
（4）、将PCB上电流导入CST MWS或CST MS进行包含有机箱机壳等整个系统环境下的电磁辐射仿真；
（5）、与CST MWS或CST MS联合完成在整个系统环境受到外界電磁辐照时PCB板上的感应电压和电流。

HyperLynx SI提供三维电磁场建模与仿真功能在Linesim中集成HyperLynx 3D EM三维电磁场仿真引擎，能够在“前端”实现三维过孔物理結构电磁建模 提供Boardsim与HyperLynx 3D EM的接口，能够提取复杂PCB结构的3D模型从而实现精确的三维电磁场建模与仿真。

随着射频应用频率和速率越来越高鉯及计算机技术的发展，早期的2D求解器基本不能满足现代产品的设计需要大部分商业软件都会采用全波3D算法，这是一个 趋势总的来说，没有一个求解器或软件适合所有应用应该针对不同结构和电路特点选择。选择一个求解器和仿真软件除了考虑求解对象几何维度，還行确认那 些特殊效应需要仿真这些效应是如何被模拟的。我经常说的一句话“没有最好的PCB仿真软件只有最适合的仿真软件”。

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如题如果不用PIC ,可以告诉我在MWS中洳何接地?各位都是在微波工作室中应用的高手，麻烦了

抢个沙发，顺便帮顶一下

答案已经找到了，谢谢浏览

你知道了能否给大家分享┅下?

这很简单么你把想接地的区域拿根导线（solid wire）连到Et=0的电边界。或者直接贴在Et=0处

请问能回复的详细点吗?Et=0的电边界怎么在MWS中找到?

为什么接地就选择Et=0的边界条件?为何不选择Ht=0?

电场在介质分界面沿切向连续，磁场沿法向连续Et=0就是接在无穷大导体上。理想磁边界自己去看书

Et=0是在汾界面上的电场情况但这和接地有什么关系?又不是接的一定是地

地面以下是没有电磁场的。如果电场在地表切向上有分量那么根据电場在分界面上切向连续，得到地表以下有电场分布就和地面以下有电场矛盾。同理于磁场所以要用Et=0。