仿真设计---常用扫频方式

凡亿PCB 2022-08-02 07:30

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在信号完整性的仿真是会经常遇到选择扫频方式，比如在PowerSI和HFSS 3D Layout中提取S参数，本人之前都是按照默认设置，也是不太明白其中的原理，今天在网上收集整理了一些资料，大家可以一起看下，最常用的三种扫频方式：离散扫频、插值扫频、快速扫频。

一、discrete sweep:离散扫频

是在频带内的指定频点处计算S参数和场解。例如，指定频带范围为1~2GHz、步长为0.25GHz，则会计算在1GHz\1.25GHz\1.5GHz\1.75GHz\2GHz频点处的S参数和场解。默认情况下，使用离散扫频只保存最后计算的频率点的场解欸，上例中即只保存2GHz处的场解。用户希望保存所有频点的场解，需要选中设置对话框中Save Fields。

二、Interpolation Sweep:插值扫频

使用二分法来计算整个频段内的S参数和场解。软件自适应选择计算场解的频率点，并计算相邻两个频点之间的解的误差，当解达到指定的误差收敛标准或者达到了设定的最大频点数目后，扫描完成；其他频率点的S参数和场解由内插给出。

三、Faster Sweep:快速扫频

一般选择频带中心作为自适应网格剖分频率，进行网格剖分，计算出该频点的S参数和场分布。然后基于ALPS算法的求解器从中心频率处的S参数解和场来外推整个频带范围的S参数解和场解。使用快速扫频，计算时只会求解中心频点处的场解，但在数据后处理时整个扫频范围内的任意频点的场都可以显示。

四、其他设置

1、一般情况下，将Delta S设置为默认的0.02或0.01，就基本上能够满足工程精度的要求。如果结构中有谐振结构，可在求解设置的Option选项卡中，将最少收敛次数设置为

即连续两次收敛才是收敛，从而确保求解的收敛性。

2、在求解选项中，Basis Order代表有限元基函数的阶数，HFSS中有0阶、1阶、2阶和混合阶四种设置。对于通常的情况，我们选择默认的1阶基函数求解即可。对于结构复杂、电尺寸较小的问题（如连接器和芯片上的电感等），特别是选择了对于良导体内部进行场求解的情况（即Solve Inside），推荐选择0阶基函数求解，并将Lambda Refinement的值设置得较小（默认为0.1）。对于电尺寸较大的问题（如抛物面天线等），推荐选择2阶基函数求解，并将Lambda Refinement的值设置得较大（默认为0.6667）。对于包含复杂细节、电尺寸又较大的问题，推荐采用混合阶（Mixed order）求解。

3、Ansys HFSS中的Solve Inside是是否对该模型内部进行求解的选项，在选中后将对该模型内部进行网格划分和电场求解，否则将只对模型表面进行网格划分而不会求解内部的电场。对于良导体而言，由于电磁波的趋肤效应，电磁场能量都分布在靠近导体表面的地方，因而无需对导体内部进行电场的计算。在默认设置下，材料为良导体（如铜、银、PEC等）的模型Solve Inside选项都是未选中状态，HFSS会自动计算趋肤深度并对损耗进行修整。但是，如果导体的厚度与趋肤深度相近，或小于趋肤深度时，如果需要精确考虑导体损耗，请将Solve Inside设置为开。