芯片封裝S參數(shù)提取方法（二） - 場路結(jié)合仿真封裝EMI輻射實例
首先我們先完成芯片封裝的S參數(shù)提取，這里我們接著上一篇繼續(xù)。我們在該案例中已經(jīng)設(shè)置好了需要仿真的一對差分對。后面我們在DS（設(shè)計工作室中）對這對信號激勵I(lǐng)BIS源模型，并觀察芯片在工作下的對外輻射情況。
場仿真設(shè)置
在上一篇中我們提到了使用CST的模板并如何快速EDA import得到仿真結(jié)果。這篇將之前已經(jīng)完成端口導(dǎo)入建模的芯片封裝的文件另存為Package_EMI，如下圖所示：
因為仿真的芯片遠場輻射，我們需要設(shè)置邊界條件，如下圖所示：
設(shè)置探針監(jiān)視器
為了觀察封裝3米遠的輻射，我們需要在封裝四周設(shè)置探針監(jiān)視器，CST有一個宏能快速設(shè)置360°的監(jiān)視器，Marcos\Results\EMC\Define Probes in 2D plane or 3D volume，如下圖所示：
彈出對話框，勾選E-field(farfield)，并在3米遠的球面上，每間隔30°設(shè)置一個監(jiān)視器，如下圖所示：
點擊左側(cè)導(dǎo)航欄下的Probes，如下圖所示:
此時窗口主視圖，如下圖所示：
我們看到，通過宏我們已經(jīng)圍繞芯片設(shè)置了探針，這里是以極坐標來設(shè)置的，當然也可以選擇直角坐標系來設(shè)置，區(qū)別就是探針的分量是以theta，Phi來記錄還是X,Y,Z來記錄。（這里是對這個宏進行演示，通常芯片輻射都在走線正上方）。
點擊Global Properties按鈕，進行網(wǎng)格設(shè)置，如下圖所示：
我們可以采用模板默認的網(wǎng)格，但如果模板不能保證網(wǎng)格有足夠的分辨率的時候我們需要手動加密網(wǎng)格，使模型網(wǎng)格有足夠的分辨率，如下圖所示：
本例中加密的網(wǎng)格約16milion，CST有GPU加速，對于這樣的網(wǎng)格規(guī)模，GPU加速后計算非?？焖?，當然這卻決于你的硬件資源。到這里場的設(shè)置部分就完成了。
我們點擊T求解器，設(shè)置GPU加速卡，如下圖所示：
點擊Start就可以開始仿真了。
場仿真結(jié)果
仿真結(jié)束后，因為我們設(shè)置了一堆的探針監(jiān)視器，所以我們可以看到在我們設(shè)置的探針上的結(jié)果，如下圖所示：
我們選中其中的E_Field (Farfield) (Spherical) (0 0 3000)(Abs) [1]是頻域下的結(jié)果，這里指的是在theta=0,phi=0,距離中心3000mm遠處的模值結(jié)果，[1]表示的是端口1激勵時的結(jié)果，并且我們在1D Plot選項卡下將圖標進行如下設(shè)置，x軸改為對數(shù)顯示，y軸坐標改為dBu，如下圖設(shè)置：
此時我們得到的E_Field (Farfield) (Spherical) (0 0 3000)(Abs) [1]結(jié)果，如下圖所示：
擊整個Probe文件夾得到，所有探針上的場結(jié)果，（這里軟件只畫出前25條曲線），如下圖所示：
為時默認設(shè)置，所以這里是默認的各個頻點都是0.5w輸入功率下，各個頻點的輻射EMI電場值。Probe Signal文件夾里的是探針上的時域結(jié)果，頻域結(jié)果也是根據(jù)這個時域結(jié)果時頻轉(zhuǎn)換歸一化得到的。
場仿真
上面我們通過設(shè)置監(jiān)視器得到了四個單端端口激勵下的EMI輻射結(jié)果，但在實際問題中，我們要考慮的是這對差分線上的EMI輻射，我們需要在場仿真中將這個4端口的S參數(shù)進行模式轉(zhuǎn)換（后面題目會專門將如何設(shè)置單端到差模轉(zhuǎn)換，這里略過）。
首先我們先了解到，這對線是port1(BGA)-port3(BUMP)；port2(BGA)-port4(BUMP)的兩條單端線，如下圖所示：
我們點擊主視圖切換到Schematic界面下（CST設(shè)計工作室）
我們將IBIS模型拖入到上圖中的主視圖中。
再將Data import下的IBIS buffer block拖入主視圖中，如下圖所示：
這里我們在這個buffer下選用的Pin，Diff 1P->1N，如下圖所示:
同時我們看到這個IBIS文件的參考電壓是2.5v，Enable是Low，如下圖所示：
在Layout里調(diào)整下引腳的位置，如下圖所示：
連接好線路，如下圖所示：
同樣，設(shè)置好接收端，并設(shè)置兩個差分觀察點，如下圖所示：
此時完全鏈接好的原理圖，如下圖所示：
點擊Home選項卡下的Task新建一個Transient任務(wù)，如下圖所示：
點擊OK，后面需要對該任務(wù)進行一系列的設(shè)置。我們這里先將Tmax設(shè)置為60。
點擊Define，Mysignal，電壓設(shè)置為2.5v，脈沖周期2.4ns，如下圖所示:
擊Specials，將頻率手動設(shè)置為10GHz，如下圖所示：
點擊Combine Results選項卡，勾選Combine Results，如下圖所示：
上面這部操作會將路里面的激勵重新和場的結(jié)果進行合并，以路里的真實信號，生成新的EMI輻射。
點擊Results Settings選項卡，勾選Enable time gating，并將考慮的時間由10ns，到仿真結(jié)束，軟件會自動計算出最小的頻率分辨率，如下圖所示：
勾選了Assume periodic signals這一項，就會把仿真信號變?yōu)橐欢沃芷谛盘枴＿@里仿真的時間越長，頻域的分辨率就越高。同樣我們需要設(shè)置Number of Samples來滿足較高的采樣率。
點擊Update，
到這里我們就完成了場路結(jié)合的仿真。
分析結(jié)果
首先我們先觀察一下路的結(jié)果，選中Tasks文件夾下的Tran1/TD Voltages/P1，如下圖所示：
之前的設(shè)置從10ns開始，就是為了去除一開始不穩(wěn)定的部分，而將10ns開始到60ns的信號生成周期信號，如下圖所示：
選中Tasks文件夾下的Tran1/FD Voltages/P1，如下圖所示：
到3D界面（微波工作室中），在Probes文件夾下多了一組[Tran1]的文件，點擊E_Field (Farfield) (Spherical) (0 0 3000)(Abs)[Tran1]，如下圖所示：
這樣就得到了IBIS信號下的EMI輻射在theta=0,phi=0,3米遠處的電場強度的頻譜。
CST有個宏，可以將所有探針最大值的包絡(luò)取出來，如下圖所示：
點擊Peak Field Values from Probes，并在Specify Excitation String下輸入（Abs）[Tran1]，如下圖所示：
這樣就在導(dǎo)航欄下得到所有探針在IBIS激勵下，所有模值結(jié)果里的最大包絡(luò)曲線，如下圖所示：
但是這里只是做了場路仿真，但這不是真正的場路協(xié)同仿真，真正的瞬態(tài)場路協(xié)同仿真是CST的看家本領(lǐng)，即每一步路的結(jié)果都會直接到場里去計算，而不是僅僅將通道和路結(jié)果進行混合。到后面會給大家舉例介紹，見下圖：
本期完成了芯片封裝EMI輻射的仿真過程。
