5G時代之EMC模擬解決方案─應用篇(中)
平面波比偶極優
EMC模擬最重要的就是激發源(Source)。在輻射干擾(RE)模擬中，很多文獻都是用偶極波(Dipole)做Source，簡單方便，易懂易學。然Dipole的幅頻曲線、方向性等和Dipole本身的大小長短有關，這個並無統一標準，而且在頻率較低時，Dipole離待測裝置(DUT)過近，相當於近場，還會受到DUT反噬，一致性和穩定性相當差。
所以強烈建議用平面波來代替Dipole做Source，平面波均勻一致，且不會受DUT影響，確保結果的穩定和一致。
所以強烈建議用平面波來代替Dipole做Source，平面波均勻一致，且不會受DUT影響，確保結果的穩定和一致。
激發源：平面波優於偶極波
TRP優於探針頭
RE模擬中，通常用電場探針(Probe)來看輻射的場量，這種做法看似和測試一致，其實不然。Probe和方向圖、角度相關性很大，非常敏感。對於輻射場方向性很強的DUT，位置稍微偏離1°甚至0.5°，得到的結果都會相去甚遠，很容易誤導設計和除錯。而且在EMC設計中，DUT不是天線，我們不需要也無法控制輻射場方向。所以最佳思路是透過最佳化設計，讓總輻射功率最小。
在模擬時，對結果的讀取，我們可以畫一個半球，包裹住DUT的輻射開口，再對這個面上的坡印廷向量進行積分，得到總輻射功率(TRP)。TRP代表DUT的總輻射功率，厚實穩定，完美表現出DUT的輻射效能。
在模擬時，對結果的讀取，我們可以畫一個半球，包裹住DUT的輻射開口，再對這個面上的坡印廷向量進行積分，得到總輻射功率(TRP)。TRP代表DUT的總輻射功率，厚實穩定，完美表現出DUT的輻射效能。
結果：TRP優於Probe
主機殼搭接測試
剛開始做模擬的工程師，覺得只要把所有物體精確的結構和材料參數都設定好，算出來的結果就不會差。然而，現實趕不上理想，很多工程應用是沒辦法在設計時就得到正確的結構和材料參數的。
比如主機殼搭接這個常見的應用，主機殼搭接如果直接金屬碰金屬，就算螺釘栓得再緊，也不可能做到接地良好，一定會有較長的縫隙，故通常會在上下金屬面之間墊上EMI Gasket (墊片)來保證接地和遮罩。而Gasket是有彈性的，隨著螺釘的鬆緊，接觸電阻亦會不同。在模擬中我們可以用表面阻抗來表現此不完美接觸。那麼參數的設定基準要如何抓取呢？
按照常理，同一家公司，同一類產品，同樣的生產製程，最終產品的特徵參數應該是一定的(誤差在許可範圍內)。這樣先取一個主機殼，將其改裝為測試夾具，測量其遮罩效能。然後在模擬裡，透過參數掃描或最佳化，得出遮罩效能(SE)最接近時的表面阻抗。這時的表面阻抗，就是最適合這類產品，最佳的表面阻抗參數。以後再做和此類產品有關的模擬，直接把這個參數填進去即可。這個方法被廣泛運用，很多難確定的參數(如編織電纜的轉移阻抗)都可以透過這個方法解決。
比如主機殼搭接這個常見的應用，主機殼搭接如果直接金屬碰金屬，就算螺釘栓得再緊，也不可能做到接地良好，一定會有較長的縫隙，故通常會在上下金屬面之間墊上EMI Gasket (墊片)來保證接地和遮罩。而Gasket是有彈性的，隨著螺釘的鬆緊，接觸電阻亦會不同。在模擬中我們可以用表面阻抗來表現此不完美接觸。那麼參數的設定基準要如何抓取呢？
按照常理，同一家公司，同一類產品，同樣的生產製程，最終產品的特徵參數應該是一定的(誤差在許可範圍內)。這樣先取一個主機殼，將其改裝為測試夾具，測量其遮罩效能。然後在模擬裡，透過參數掃描或最佳化，得出遮罩效能(SE)最接近時的表面阻抗。這時的表面阻抗，就是最適合這類產品，最佳的表面阻抗參數。以後再做和此類產品有關的模擬，直接把這個參數填進去即可。這個方法被廣泛運用，很多難確定的參數(如編織電纜的轉移阻抗)都可以透過這個方法解決。
主機殼搭接參數用測試結果修正
遠距多物體輻射
隨著當前電腦硬體的進步，記憶體越來越大，以前不能模仿或很難模仿的項目也變得可能。比如微波暗室，那麼高那麼大，以前想想就望而卻步，但現在越來越多的人產生了直接把DUT、天線和整個暗室都建模型進行模擬的想法。
不過我們先來算算看，就算最高只到6G，最小的3公尺暗室也有60個波長，更別說10公尺、30公尺或100公尺了。這樣大的電尺寸下，同時放入包含PCB板、連接器等複雜、細微結構的DUT，一般電腦是無法運算的。
Ansys的解決方案是：只需畫兩個小小的空氣盒，分別包住DUT和接收天線，在兩個空氣盒表面分別賦予FEBI邊界。這樣，兩個盒子之間的空氣區域，不管是3公尺、10公尺或是30公尺，都完全不用劃分網格，也不耗費任何運算資源。
尋求解決方案時，空氣盒內部用業界標準的Golden-FEM演算法精確求解，盒子表面場為IE演算法，讓電磁場直接飛躍盒子間的無限空間，耦合到另個盒子表面，再扭動兩下即能鑽入。這個方法適用於遠距離多物體輻射分析。再比如雙站RCS，飛機和兩個雷達相距幾十公里甚至上百公里，用這個方法就可以輕鬆完成。
不過我們先來算算看，就算最高只到6G，最小的3公尺暗室也有60個波長，更別說10公尺、30公尺或100公尺了。這樣大的電尺寸下，同時放入包含PCB板、連接器等複雜、細微結構的DUT，一般電腦是無法運算的。
Ansys的解決方案是：只需畫兩個小小的空氣盒，分別包住DUT和接收天線，在兩個空氣盒表面分別賦予FEBI邊界。這樣，兩個盒子之間的空氣區域，不管是3公尺、10公尺或是30公尺，都完全不用劃分網格，也不耗費任何運算資源。
尋求解決方案時，空氣盒內部用業界標準的Golden-FEM演算法精確求解，盒子表面場為IE演算法，讓電磁場直接飛躍盒子間的無限空間，耦合到另個盒子表面，再扭動兩下即能鑽入。這個方法適用於遠距離多物體輻射分析。再比如雙站RCS，飛機和兩個雷達相距幾十公里甚至上百公里，用這個方法就可以輕鬆完成。
距離多物體輻射問題採用FEBI邊界
