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Ansys 5G高頻應用

5G時代之EMC模擬解決方案─應用篇(上)

EMC解決方案博大精深,不僅入門不容易,要精通也很困難,進入EMC領域者對專業知識的深淺,可分為: 
  • 理論派:純理論分析,僅能針對簡單案例進行趨勢分析,面對複雜工程問題,常常束手無策。
  • 經驗派:大多數硬體工程師在長期的工程實作中,對常見的EMC問題有些含糊的基本理念,同類產品靠著基本認知還能解決問題。然如遇到新問題,場景更動,頻率變換,固有經驗很難快速演進,徒然花費時日。
  • 盲測派:在設計階段對EMC不管不問,發現問題後拆東牆、補西牆,認為只要肯花金錢花時間,最終總能解決。然而現今產品更新速度之快,經常前後一個月的上市時間差就決定了產品成敗。
 
模擬決定勝敗
 
我們已經進入數位化時代。小自原子彈,大至無人機,沒有一樣高科技產品能脫離模擬技術。是否要運用模擬已不是選擇,而是每位決策者的決定。在Phase 1之前進行EMC的預先模擬,在Phase 1測試時發現的問題用模擬解決,然後在Phase 2時再用模擬驗證。
想要完成一個高效能設計,僅靠工程師經驗遠遠不足,還需使用專業電磁相容性設計分析工具進行設計輔助,進而發現設計問題、改善與驗證。EMC模擬工具,或可讓初出茅廬的菜鳥從此開啟「開掛人生」!
 
Ansys在之前的「5G時代的EMC模擬挑戰─基礎篇」與「5G時代的EMC模擬挑戰─實作篇」兩文中,詳述了EMC作為極其重要的一環,如何借助平台級一站式解決方案設計出滿足驗證要求的高效能產品。而本文將從實際操作面,分別從EMC模擬思路、場景案例以及具體應用等,分享專用於工程EMC模擬解決方案。
 
模擬不能理想化
 
EMC模擬有三不:
  • 不能指望模擬得到精確的絕對數值
  • 不能指望透過模擬保證測試是否通過
  • 不能指望一次把完整系統和實際結構及版圖放入模擬,就得出最終結果
EMC是無用訊號的干擾,和有用訊號相比,通常量級很小,任何一點細微擾動都會影響結果,故在測試時的幅度跳動很大,波動1~2dB都是正常的。模擬要在絕對數值上和測試完全對上就會更加困難,故能達到數量級的吻合即可。因此,EMC模擬一般都只看趨勢及相對值。能夠確定這個變動好或壞,改善幾個dB,就能給予工程設計足夠參考。

故在模擬無法得到精確絕對數值的情況下,我們必須理解無法僅憑模擬就能回答是否能通過EMC認證。

因此,當我們拿到一個複雜系統,不要試圖把整個系統所有結構和實際版圖都放進去模擬,看似完整、看似準確,實際卻會事倍功半。只能秉承由簡入繁、由元件到系統的方式,把不同的元件與不同種類的激發源,用Ansys軟體分別建模、模擬和最佳化,在各個元件的模擬方法和模擬設置都得到驗證後,再用系統模擬流程進行系統級模擬,即可得到全系統的EMC響應。

當然,模擬之道,止於至善。隨著電腦技術的發展與Ansys軟體不斷更新,未來一步到位,直接得到精確結果的模擬方法亦是指日可待。
EMC模擬主要看趨勢
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