CN112651209A

CN112651209A - 一种板级耦合分析的仿真方法和计算机终端设备

Info

Publication number: CN112651209A
Application number: CN202011531914.2A
Authority: CN
Inventors: 王海星
Original assignee: Guangzhou GRG Metrology and Test Co Ltd
Current assignee: Guangzhou GRG Metrology and Test Co Ltd
Priority date: 2020-12-22
Filing date: 2020-12-22
Publication date: 2021-04-13

Abstract

本发明公开了一种板级耦合分析的仿真方法和计算机终端设备。该仿真方法包括：分别获得CST微波工作室中干扰板的全板3D仿真模型以及被干扰板的全板3D仿真模型；在CST设计工作室中，分别添加干扰板的全板3D仿真模型和被干扰板的全板3D仿真模型的无源器件以及激励端口，获得2D电路仿真模型；对干扰板和被干扰板的全板3D仿真模型施加激励，且在2D电路仿真模型中的预设引脚上设置监测探针，以根据探针的探测结果进行仿真计算，获得仿真结果。本发明在产品设计阶段进行仿真，可以提前发现问题及时修改设计，大大降低企业的研发成本；再有，被干扰板直接导入CST微波工作室中，实现了干扰板与被干扰板共存于一个仿真环境中，使得板级耦合分析更直观且准确。

Description

一种板级耦合分析的仿真方法和计算机终端设备

技术领域

本发明涉及电磁兼容性的仿真分析技术领域，尤其涉及一种板级耦合分析的仿真方法和计算机终端设备。

背景技术

随着现代工业信息化的不断发展，集成电路技术也是日新月异。越来越多的设备呈现高度集约化的趋势。因此，印制电路板(Printed Circuit Board,PCB)逐步走向高密度、高速度、多层面化。高速度必然引起频率升高，带来高频电磁场耦合。这是制约PCB向高速度、高密度发展的主要因素。同时，随着设备的小型化以及高度集约化，越来越多的PCB集中在一个很狭小的空间，这也使得设备很容易出现电磁兼容问题。而且，产品电磁兼容性能的高低，已成为衡量电子产品及***性能的一个重要指标。另外，虽然检测电磁兼容问题最有效率地可行的手段是进行标准测试实验。但是，由于空间电磁环境的复杂多样性以及现代设备体积越发微型的原因，使得电磁屏蔽测试的测试设备以及实验条件要求比较严格：需要选用电磁兼容电波暗室和一系列完善、小型的仪器设备，而一套电磁屏蔽暗室造价昂贵，测试仪器耗费巨大，一般只有国家级实验室、大型科研机关和某些大规模公司等才能拥有这样的试验设备和条件。因此，较为满意的测试结果是基于耗费大量的人力和物力的基础上才有可能获得，使得测试成本昂贵。再有，若摸底测试不过，则需重新改版设计再测试，极大的影响了产品的开发周期。

发明内容

本发明目的在于，提供一种板级耦合分析的仿真方法和计算机终端设备，可以获得受扰之后PCB上关键引脚的电压、电流，进而分析某器件是否适用以及版图设计是否合理，进一步指导PCB的设计。

为实现上述目的，本发明实施例提供板级耦合分析的仿真方法，包括：

分别获得CST微波工作室中干扰板的全板3D仿真模型以及被干扰板的全板3D仿真模型；

在CST设计工作室中，分别添加所述干扰板的全板3D仿真模型和所述被干扰板的全板3D仿真模型的无源器件以及激励端口，获得2D电路仿真模型；

对所述干扰板的全板3D仿真模型和所述被干扰板的全板3D仿真模型施加激励，且在所述2D电路仿真模型中的预设引脚上设置监测探针，以根据所述探针的探测结果进行仿真计算，获得仿真结果。

在某一个实施例中，所述获得CST微波工作室中干扰板的全板3D仿真模型，具体为：

将干扰板导入到CST印制板工作室，对所述CST印制板工作室中的所述干扰板进行预处理；

通过SI FD Analysis技术导出预处理后的所述干扰板在微波工作室的全板3D仿真模型，以获得所述CST微波工作室中干扰板的全板3D仿真模型。

在某一个实施例中，所述预处理包括：

调整印制板介质材料为玻璃纤维增强的环氧层压板，信号层材料为铜，同时删除没有元器件与走线或者对仿真无影响的辅助层。

在某一个实施例中，所述预处理还包括：

定义无源器件的参数信息以及定义需要作为激励端口器件的关键引脚，其他引脚为默认设置。

在某一个实施例中，获得CST微波工作室中被干扰板的全板3D仿真模型，具体为：

将被干扰板导入CST微波工作室，以获得所述CST微波工作室中被干扰板的全板3D仿真模型。

在某一具体实施例当中，所述获得CST微波工作室中被干扰板的全板3D仿真模型，还包括：

在所述CST微波工作室中设置所述被干扰板的无源器件以及激励端口，以获得最终的所述CST微波工作室中被干扰板的全板3D仿真模型。

在某一个实施例中，所述对所述干扰板的全板3D仿真模型和所述被干扰板的全板3D仿真模型施加激励，具体为：

添加所述干扰板的全板3D仿真模型和所述被干扰板的全板3D仿真模型的激励，并接收边界条件、仿真频率以及背景材料的设置。

本发明实施例还提供一种计算机终端设备，包括一个或多个处理器和存储器。存储器与所述处理器耦接，用于存储一个或多个程序；当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现上述任意一个实施例中的板级耦合分析的仿真方法。

相较于现有技术，本发明具有如下有益效果：

1、在产品设计阶段进行仿真，可以提前发现问题及时修改设计，大大降低企业的研发成本；

2、被干扰板直接导入CST微波工作室中，实现了干扰板与被干扰板共存于一个仿真环境中，使得板级耦合分析更直观且准确。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明某一实施例提供的板级耦合分析的仿真方法的流程示意图；

图2是本发明某一实施例提供的干扰板和干扰板的全板3D仿真模型图；

图3是本发明某一实施例提供的板级耦合分析的仿真方法的流程示意图；

图4是本发明某一具体实施例提供的板级耦合分析的仿真方法的流程示意图；

图5是本发明某一实施例提供的板级耦合分析的2D电路仿真模型图；

图6是本发明某一实施例提供的计算机终端设备的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应当理解，文中所使用的步骤编号仅是为了方便描述，不作为对步骤执行先后顺序的限定。

应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

随着产品的高度集约化，往往在狭小的空间内安装数块PCB，使得其电磁兼容问题越来越严重。而在设计阶段，对板间串扰耦合进行仿真分析是必要且重要的。

请参阅图1，本发明实施例提供一种板级耦合分析的仿真方法，可以获得受扰之后PCB上关键引脚的电压、电流，进而分析目标器件是否适用以及版图设计是否合理，进一步指导PCB的设计。

具体的，本发明实施例提供的板级耦合分析的仿真方法，包括以下步骤：

S10、分别获得CST微波工作室中干扰板的全板3D仿真模型以及被干扰板的全板3D仿真模型。

其中，CST(Computer Simulation Technology)是业界一款高性能三维电磁分析软件包，用于设计，分析和优化电磁组件和***，从静场到高频到光波，适用于电机、电路板、电缆线束和滤波器等应用的专用求解器。

请结合图2和图3，在本发明实施例中，干扰板和被干扰板均为PCB，且共存于一个仿真环境中(CST微波工作室)进行电磁兼容分析，可以让仿真更加准确。

请参阅图4，在某一具体实施例当中，所述获得CST微波工作室中干扰板的全板3D仿真模型，具体为：

S11、将干扰板导入到CST印制板工作室，对所述CST印制板工作室中的所述干扰板进行预处理；

S12、通过SI FD Analysis技术导出预处理后的所述干扰板在微波工作室的全板3D仿真模型，以获得所述CST微波工作室中干扰板的全板3D仿真模型。

其中，SI FD Analysis技术为信号完整性时域分析技术。

在本实施例中，一块板从PCB工作室导入进而导出可以用于微波工作室中仿真的3D全板，直接将另一块板导入微波工作室，实现了干扰板与被干扰板共存于一个仿真环境中，使得板级耦合分析更直观且准确。

在某一具体实施例当中，所述预处理包括：

在某一具体实施例当中，所述预处理还包括：

具体操作流程为：将干扰板导入直接导入到CST印制板工作室，检查PCB的信息是否丢失，走线器件是否完整，打开Stackup(叠层)可调整PCB介质材料为FR4(玻璃纤维增强的环氧层压板)，信号层材料为Copper，同时删除没有元器件与走线或者对仿真无影响的辅助层，比如阻焊层等。在CST中Component定义无源器件的参数等信息以及定义需要作为激励端口器件的关键引脚设置为I/O Device，其他引脚默认设置。然后通过SI FD Analysis导出PCB在微波工作室的全板3D仿真模型，并修改仿真频率、采样点以及端口阻抗等。

请参阅图4，在某一具体实施例当中，获得CST微波工作室中被干扰板的全板3D仿真模型，具体为：

S13、将被干扰板导入CST微波工作室，以获得所述CST微波工作室中被干扰板的全板3D仿真模型。

请参阅图4，在某一具体实施例当中，所述获得CST微波工作室中被干扰板的全板3D仿真模型，还包括：

S14、在所述CST微波工作室中设置所述被干扰板的无源器件以及激励端口，以获得最终的所述CST微波工作室中被干扰板的全板3D仿真模型。

在本实施例中，将被干扰板导入CST微波工作室，由于其不是从PCB工作室导入，因此需要在微波工作室中设置该板的无源器件以及激励端口。其3D仿真模型如图2所示。

S20、在CST设计工作室中，分别添加所述干扰板的全板3D仿真模型和所述被干扰板的全板3D仿真模型的无源器件以及激励端口，获得2D电路仿真模型。

在本实施例中，在CST设计工作室中，分别添加干扰板以及被干扰板的无源器件以及激励端口，其2D电路仿真模型如图5所示。

S30、对所述干扰板的全板3D仿真模型和所述被干扰板的全板3D仿真模型施加激励，且在所述2D电路仿真模型中的预设引脚上设置监测探针，以根据所述探针的探测结果进行仿真计算，获得仿真结果。

其中，探针的探测结果包括关键引脚的电压和电流。本发明对PCB板间串扰耦合进行分析，进而对设备的辐射敏感度进行分析。

在某一具体实施例当中，所述对所述干扰板的全板3D仿真模型和所述被干扰板的全板3D仿真模型施加激励，具体为：

请参阅图6，本发明实施例还提供一种计算机终端设备，包括一个或多个处理器和存储器。存储器与所述处理器耦接，用于存储一个或多个程序；当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现上述任意一个实施例中的板级耦合分析的仿真方法。

综上，相较于现有技术，本发明具有如下有益效果：

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种板级耦合分析的仿真方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的板级耦合分析的仿真方法，其特征在于，所述获得CST微波工作室中干扰板的全板3D仿真模型，具体为：

3.根据权利要求2所述的板级耦合分析的仿真方法，其特征在于，所述预处理包括：

4.根据权利要求2所述的板级耦合分析的仿真方法，其特征在于，所述预处理还包括：

5.根据权利要求1所述的板级耦合分析的仿真方法，其特征在于，所述获得CST微波工作室中被干扰板的全板3D仿真模型，具体为：

6.根据权利要求5所述的板级耦合分析的仿真方法，其特征在于，所述获得CST微波工作室中被干扰板的全板3D仿真模型，还包括：

7.根据权利要求1所述的板级耦合分析的仿真方法，其特征在于，所述对所述干扰板的全板3D仿真模型和所述被干扰板的全板3D仿真模型施加激励，具体为：

8.一种计算机终端设备，其特征在于，包括：

一个或多个处理器；

存储器，与所述处理器耦接，用于存储一个或多个程序；

当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1至7任一项所述的板级耦合分析的仿真方法。