HFSS的强大功能基于有限元算法与积分方程理论,以及稳定的自适应网格剖分技术。该网格剖分技术可保证其网格能与3D物体共形并适合任意电磁场问题分析。
3D LAYOUT是ANSYS公司推出专门用于PCB与封装的全波三维电磁场仿真工具,其计算过程完全基于HFSS,同时通过了全新的EDA风格的操作界面与仿真流程,能够显著提升PCB与封装的仿真效率。
ADS内含momentum (基于第三种经典算法-矩量法),是一种对第三维度进行简化的电磁场仿真器,非常适合仿真第三维度上均匀变化的结构,例如 电路多层板,如PCB,陶瓷等电路板,常见无源电路,如滤波器等结构。
ADS仿真
将AD中画的板子导出ODB文件,再导入到ADS版图仿真中,设置输入输出端口进行仿真。板子模型如下图所示,板材采用4350板材,厚度0.254mm,为了仿真速度,将底层设置为理想导体。
仿真结果如下图所示,在高频段回波损耗和插入损耗均恶化严重。
HFSS 3D Layout仿真
与ADS版图仿真相同,也是通过ODB文件将版图导入到HFSS 3D Layout仿真中,设置好板材参数后进行仿真。
仿真结果如下图所示,相比较ADS的结果指标好了很多,高频段略有恶化,但回波损耗基本还在-20dB。
HFSS仿真
在HFSS中画一个相同的模型,中间介质保持相同的状态,带线宽度和间距都保持相同,之后进行仿真。
仿真结果如下图所示,在通带内出现3个谐振点,导致谐振点处指标恶化严重。怀疑是三个电感焊盘产生的谐振点。
将三个焊盘删除后谐振点得到明显改善,但还是存在一些。
将两侧都铺地后,再进行仿真,谐振点基本上消失了。
看仿真结果,三种仿真方式结果差别还是挺大,可能是因为使用的有限元法和矩量法的结果差别,矩量法更适合二维平面和各层相同的三维,对于三维空间的电磁场计算能力较差导致的。后续还需要实物做出来之后进行验证一下。
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