(完整版)EMC仿真软件调研

EMC仿真软件调研
通过与东风交流调研发现比较常用的EMC仿真软件主要有ANSYS、CST以及HyperLynx等。

1、ANSYS
ANSYS 的仿真技术覆盖了结构、热、流体、电磁场及电路与系统，适用于从产品研发到生产制造的全过程，具有广泛的应用领域并且ANSYS结构、电磁、流体等仿真工具彼此之间可以良好的配合。

我司是对控制器进行电磁兼容性方面的仿真，仅需要使用的是ANSYS中的SIwave和HFSS这两个仿真工具。

其中SIwave 是对印刷电路板进行板级的仿真；HFSS是对三维结构的空间电磁兼容性仿真，可以对完整的控制器进行仿真。

1.1 SIwave
ANSYS SIwave 可以进行EMI、EMS仿真和优化，能够对PCB印刷电路板、BGA 封装等进行整版信号完整性、电源完整性仿真设计。

SIwave可以快速定位PCB板走线的信号耦合路径以及其本征谐振分布，可以从设计初期解决耦合问题和避免谐振的产生。

此外SIwave还可以得到近场辐射和远场辐射的分布图，直观的察看高频辐射区，并提供参考策略进行辐射的控制和优化。

1.2 HFSS
ANSYS HFSS 是机箱级的电磁场仿真工具。

可以求解任意三维结构的电磁场，具有广泛的适应性，应用范围从直流到光波；可以自动网格生成和自适应网格细化，实现高精度、高可靠和高稳定的电磁场求解。

2、CST
CST 工作室套装是面向3D电磁、电路、温度和结构应力设计的一款全面、精确、集成度极高的专业仿真平台，拥有理想边界拟合（PBA）技术可以更好地逼近实物进行仿真；并且拥有无需划分网格的精简模型库以及天线模型库，增加仿真的便捷性；此外还支持各类CAD/EDA/CAE接口，方便与外部工具的对接。

CST 工作室套装共包括1个设计环境和8个工作室子软件，分别是：
（1）CST设计环境：CST仿真环境。

（2）CST 印制板工作室：板级EMC仿真。

（3）CST微波工作室：系统级EMC及高频无源结构仿真。

（4）CST电缆工作室：线缆级EMC仿真。

（5）CST设计工作室：系统级有源及无源电路仿真。

（6）CST规则检查：板级布线EMC和SI规则检查。

（7）CST电磁工作室：通用静场、低频电磁场仿真。

（8）CST多物理场：温度场/机械应力仿真。

（9）CST粒子工作室：三维带电粒子/电磁场相互作用仿真。

而我们对控制器进行EMC仿真只需要用到CST设计环境、CST 印制板工作室、CST微波工作室以及CST规则检查。

2.1 CST设计环境（CST DE）
其主要是CST的仿真环境，拥有CAD/EDA/CAE接口；包含前处理、后处理、优化器以及材料库；主要的是所有的工作室子软件必须在此环境下方可运行。

2.2 CST印制板工作室（CST PCBS）
该子软件主要是用于印制板SI、PI、EMC仿真；可以用频域有限元法来取全波分布参数；能提供时域及频域仿真算法及结果；拥有一键式的PI、SI 求解器，谐振模式分析和去耦电容的优化。

2.3 CST微波工作室（CST MWS）
主要用于系统级EMC及高频无源结构仿真。

内嵌精简模型，适合机箱机柜EMC仿真；可仿真任意结构、任意材料下的S参数、辐射和散射问题；适用于整个电磁波和光波波段的电磁仿真。

可进行机箱辐射发射仿真分析、雷击瞬态仿真分析以及静电放电仿真等。

2.4 CST规则检查
主要是用于板级布线EMC和SI规则检查。

内置大量EMC规则和SI规则，用户可自定义规则并给出完整的检查报告，并可视化问题网络的位置。

3、HyperLynx
HyperLynx 是 Mentor Graphics 公司高性能简单易学易用的 PCB 板级仿真分析平台，提供混合/模拟电路仿真、信号完整性、电源完整性、电磁兼容性、热分析以及可制造分析的功能。

此外HyperLynx与主流的 PCB设计工具均具有接口，如 Cadence、Altium Designer/Zuken 等，将仿真集成到 PCB 的设计环境，可以有效地对设计进行分析验证，提高设计性能。

HyperLynx 的功能模块主要包括以下几种：
（1）HyperLynx SI：信号完整性分析
（2）HyperLynx PI：电源完整性分析
（3）HyperLynx DRC：SI、PI 和 EMC 规则检查
（4）HyperLynx Full-Wave Solver：3D 全波电磁仿真
（5）HyperLynx Thermal： PCB 板级热仿真
（6）HyperLynx Analog：混合/模拟电路仿真
我们控制器进行EMC仿真需要HyperLynx SI、HyperLynx PI、HyperLynx DRC 以及HyperLynx Full-Wave Solver这四个仿真模块。

3.1 HypeLynx SI
HyperLynx SI 为信号完整性分析工具，包括前仿真（LineSim）和后仿真（BoardSim）两大功能。

前仿真功能（LineSim）可以在 PCB 设计早期对信号完整性和电磁辐射问题进行精确的预测。

后仿真功能（BoardSim）可以进行信号完整性和电磁兼容性的仿真验证。

支持各种传输线的阻抗规划和计算；
支持传输线耦合及损耗的精确建模；支持反射、串扰等信号完整性分析并且可以对信号网络进行 EMC 分析，内置的标准可进行对比。

3.2 HyperLynx PI
HyperLynx PI 为电源完整性仿真分析工具。

利用 PI 仿真工具，可以对电源平面及叠层结构进行分析验证，优化去耦电容；可以对压降分析，检验整个电源平面的压降和供流能力。

可以为供电系统和噪声分析提供准确的平面结构模型；分析由于损耗导致供电回路上的压降；分析不同的电容的摆放位置、安装方式以及层叠设置出现的不同效果。

3.3 HyperLynx DRC
HyperLynx DRC 提供23条标准的设计检查规则，可用于 EMI/EMC、信号完整性和电源完整性问题的检查；支持用户自定义23条标准的设计检查规则;
并且支持所有主流的 PCB 设计工具。

3.4 HyperLynx Full-Wave Solver
HyperLynx Full-Wave Solver是一个强大的 3D、宽带、全波电磁求解器，而3D 全波求解器适用于所有的几何结构，不需要假设回流路径，并且支持DC 到 40+GHz 的宽带求解；可以提取 PCB 上的复杂三维结构，生成从直流到高频的 S 参数，分析噪声谱、近场、远场和 EMI/EMC 特性，输出近场和远场辐射图、噪声谱图以及电流密度图等。