应用案例 | 有源无源电路协同仿真（IDAJ原创）
刘捷：硕士学位，毕业于华中科技大学电信学院。现任IDAJ中国Ansys高频电磁产品技术经理。曾就职于业界知名通信公司从事射频及光电硬件研发工作11年。精通Ansys高频仿真软件使用，工程应用经验丰富，尤其擅长高频电路板级电磁场分析、问题定位及设计优化，各类EMI辐射、腔体EMC分析等。曾获得研发相关技术专利及重要海外专利4项。
1.1 摘要
随着电路系统集成度和信号速率的提高，电路中的电磁场效应越来越明显，单纯使用电路分析方法已不能满足仿真评估精度要求，这种情况下必须对问题进行分解，采用三维电磁场全波方法对信号传播路径上的封装与互连结构进行分析，采用电路分析方法对有源信号进行分析，最后将二者耦合起来实现场路协同仿真。
Ansys电子设计仿真平台就是这样一个场路协同仿真平台，它拥有HFSS、SIwave、Maxwell等业界领先的三维电磁场仿真工具，也有应用于射频电路系统及机电系统的电路仿真工具Circuit、Simplorer，它们之间可进行仿真结果数据直接调用，实现场路协同设计协同优化。正是由于Ansys仿真工具的全面多样性，可实现在同一个平台下的数据调用，避免了不同平台间数据调用需要结果数据转存转化的弊端，进而避免了转存过程中数据的失真，从而保证了场路协同仿真结果的真实有效性。
本文采用Ansys 2020R1版本电磁软件产品包，以一个眼图链路加上过孔三维电磁场结合仿真的例子，来说明Circuit + HFSS的场路协同仿真方法。
1.2 Circuit与HFSS的场路协同仿真方法
1.2.1. HFSS中差分过孔三维电磁场模型的建立与仿真
（1）打开Ansys Electronics Desktop，建立HFSS project，根据实际应用场景中的PCB单板层叠、板材、过孔及信号走线参数进行三维建模，并设置好模型各组件的材料特性；
（2）在HFSS中设置好模型边界条件、端口激励及仿真设置，即可进行该差分过孔的三维电磁场仿真分析；
（3）仿真完成后可得到该差分过孔的S参数结果，根据结果可对过孔模型进行参数化优化仿真，从而获得该差分过孔链路的最优电磁场性能；
1.2.2 Circuit中眼图仿真电路模型的建立与仿真
（1）打开Ansys Electronics Desktop，建立Circuit project，在Component Libraries库里找到Eyesource_Diff、Eyeprobe_Diff等电路仿真元件，搭建眼图仿真模型；
（2）设置Eyesource及其他电路元件参数，Eyesource主要参数设置如下图示；
（3）在Analysis设置中选择Quick Eye Analysis仿真，即可开始仿真；
（4）在Results中选择生成Eye Diagram Report，得到纯电路仿真的眼图；
1.2.3 利用Circuit + HFSS进行非理想信号链路的场路结合眼图仿真
（1）在Circuit中的Component Libraries里找到HFSS模型添加选项，链接到差分过孔HFSS Project，并将该差分过孔HFSS 4端口模型添加到电路图中；
（2）再次进行Quick Eye Analysis仿真，得到带有信号链路电磁场特性的仿真结果；
1.3 结论
现代产品电路复杂度及信号速率越来越高，产品集成度也越来越高，传统的纯电路信号链路评估方法已不能满足设计需求，信号链路本身的复杂度及单板集成信号间的电磁特性及干扰影响变得越来越突出，使得我们在研究电路系统性能时必须要考虑信号所经过的复杂电磁环境。把有源器件输入输出特性，和信号链路的电磁场特性结合，才能得到准确的系统电路性能评估结果。
