CST用IDEMWORK提取寬帶宏模型（上）

本期介紹如何用CST的IDEMWORK提取寬帶宏模型（Broadband Macromodeling）。我們分為上下兩個(gè)部分介紹，第一部分是宏模型及軟件介紹，第二部分介紹實(shí)際案例。

什么是宏模型

宏模型技術(shù)是將頻域網(wǎng)絡(luò)參數(shù)轉(zhuǎn)換為無(wú)源和因果網(wǎng)表形式，這種網(wǎng)表形式的模型可以用在時(shí)域和頻域的仿真。宏模型轉(zhuǎn)換現(xiàn)在是一種標(biāo)準(zhǔn)的方法，被用來(lái)進(jìn)行復(fù)雜的無(wú)源互聯(lián)器件的分析和仿真。

通常的做法是首先對(duì)通道的結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行頻域電磁仿真或高頻測(cè)量，產(chǎn)生頻率點(diǎn)表，例如S參數(shù)矩陣。 然后對(duì)這些數(shù)據(jù)運(yùn)行一些具有無(wú)源約束的擬合算法以獲得被動(dòng)有理逼近，可以生成SPICE模型用于系統(tǒng)級(jí)的仿真。

為什么要用宏模型

通常我們?cè)诜抡婊ヂ?lián)結(jié)構(gòu)的無(wú)源通道，得到的是S參數(shù)結(jié)果。

而通常的電路仿真(HSPICE, NSPICE, NEXXIM, 等)都是基于公式形式進(jìn)行的。電路仿真在時(shí)域瞬態(tài)仿真時(shí)是沒(méi)法直接對(duì)頻域采樣的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的，所以如何將數(shù)據(jù)（touchstone）轉(zhuǎn)換成模型（Spice）被電路求解器所接受，通常有兩種方法。

一種方法是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行逆傅立葉變換，然后通過(guò)數(shù)值卷積進(jìn)行時(shí)域仿真。這種方法通常非常耗時(shí)，而且在轉(zhuǎn)換的過(guò)程中會(huì)損失很大一部分精度，所以用的比較少。

另一種就是本軟件的做法：根據(jù)數(shù)據(jù)擬合等效電路，即宏模型的轉(zhuǎn)換，這種方法通常需要一些近似逼近。是目前最有效的進(jìn)行頻域轉(zhuǎn)換模型的辦法。

無(wú)源性和因果性Passivity and Causality

對(duì)于一個(gè)互聯(lián)結(jié)構(gòu)，從物理上來(lái)說(shuō)他總是無(wú)源（不會(huì)產(chǎn)生和放大能量）且因果（響應(yīng)總是發(fā)生在激勵(lì)之后）的。用兩張圖來(lái)說(shuō)明什么是無(wú)源系統(tǒng)和因果系統(tǒng)。

仿真和測(cè)量誤差和人物錯(cuò)誤都會(huì)導(dǎo)致非無(wú)源和非因果的系統(tǒng)出現(xiàn)，這些都是不對(duì)的。對(duì)于系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，在頻域里的一些無(wú)源性問(wèn)題會(huì)造成系統(tǒng)在時(shí)域仿真中出現(xiàn)不希望看到的諧振。對(duì)于因果網(wǎng)絡(luò)一樣，如果在頻域S參數(shù)里一個(gè)非常小的問(wèn)題會(huì)導(dǎo)致在時(shí)域仿真中出現(xiàn)非常大的錯(cuò)誤。

在處理這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過(guò)程中，最重要的是要保證這些互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)符合無(wú)源性和因果性。對(duì)于系統(tǒng)來(lái)說(shuō)有一條原則就是GIGO（垃圾進(jìn)垃圾出），對(duì)于一些特別差的數(shù)據(jù)，再好的軟件也沒(méi)法把錯(cuò)誤掰過(guò)來(lái)。

IDEM的優(yōu)勢(shì)

在保證無(wú)源性和因果性的基礎(chǔ)上，要很快的用高階模型完成擬合，并且還有很高的精度，這些都是IDEM所能做到的事情。

IDEM現(xiàn)在已經(jīng)是達(dá)索Simulia CST下的一個(gè)模塊，在CST2019版本里，已經(jīng)集成進(jìn)了界面。