UltraEM?的片上電感的電磁隔離分析仿真算例

1介紹 通過UltraEM對不同的片上電感進行電磁仿真分析，將兩個同種電感靠近，然后仿真分析其端口的傳輸系數(shù)S。利用UltraEM繪制兩種片上電感的S(1,3)和S(2,4)參數(shù)曲線，再對仿真結果及其電磁隔離分析總結得出結論。

28形片上電感仿真

2.1建立仿真算例

2.1.1 新建工程

依次點擊File > New > Project新建工程，如下圖 2-1。

圖2-1新建工程2.1.2 導入設計文件

依次點擊 File > Import > FDL 導入設計文件，如圖 2-2、圖2-3所示。

圖2?2 導入設計文件

圖2?3 對應電路圖及端口標記圖

2.1.3 查看工藝信息

點擊Layer > Set Layer Data可打開層信息窗口查看工藝信息，如下圖2-4。并且可點擊View查看工藝信息的側視圖，如圖2-5。

圖2?4 查看工藝信息

圖2?5 工藝信息側視圖

2.1.4 開始仿真

點擊Solve > Settings進行仿真設置，設置仿真頻率范圍為 10–60 GHz，步長為5 GHz。該窗口中每項仿真設置具體參數(shù)如下：設置頻率掃描（Frequency）方式: "Model:Linear, Start:10 GHz, Step:5 GHz, End:60 GHz"，如圖 2-6。

圖2?6 仿真頻率設置窗口

設置網(wǎng)絡剖分（Mesh）方式: “Mesh Type:Triangle,Mesh segment:Customs”。

設置仿真精度（Accuracy）: “Accuracy:IC-Standard,Metal Mode:3D,Via Mode:3D”。

設置求解方式（Solver）: “Solver:MoM”。

設置激勵（Excitation）: “Excitation:Voltage”。

設置機器線程（Thread Setting）: 設置線程數(shù)為 12（需計算機可以提供 12 個以上 CPU 核）。

結果輸出（Output）: “Characteristic:50 + 0 j(Ohms),Output FileName:8Shaped_Ind_Out”。

運行仿真。點擊 Solve > Run，運行仿真。

圖2?7 開始仿真

2.1.5 查看結果

仿真完成后，單擊Result > Model Data，查看仿真結果。

圖 2?8 8形電感S參數(shù)

圖2-8中，8 Shaped Ind Out在10GHz-60GHz內，S(1,3)和S(2,4)曲線高度重合，表示P1和P3電磁隔離度和P2和P4電磁隔離度大致相同；在10GHz-45GHz內，S(1,4)曲線高于S(2,3)曲線，表明P2和P3電磁隔離度高于P1和P4電磁隔離度；在15GHz-45GHz內，S(1,4) > S(1,3) = S(2,4) > S(2,3)，則是由于在這段頻域內，d(P1,P4）

3矩形片上電感仿真 可增加其他類型的片上電感驗證隔離度和距離的關系，本章以矩形電感為例。設計步驟和仿真設置同第2章，版圖如圖3-1所示。

圖 3?1 對應電路圖及端口標記圖

仿真完成后，單擊Result > Model Data，查看仿真結果。

圖 3?2 矩形電感S參數(shù)

圖3-2中，Conventional Ind Out在20GHz-60GHz內，S(1,3)、S(1,4)曲線低于S(2,3)、S(2,4)曲線，表明P1和P3、P4電磁隔離度高于P2和P3，P4電磁隔離度；在20GHz-60GHz內，S(2,3)、S(2,4)值較大，則是由于d(P2,P3) < d(P1,P3)，d(P2,P4) < d(P1,P4)。

4綜合結果比較

圖 4-1 S參數(shù)

圖4-1為8 Shaped Ind Out和 Conventional Ind Out結果。從中可以看出，8形片上電感的S參數(shù)較矩形片上電感的S參數(shù)更趨于一致，而且S參數(shù)曲線高度相比更低，表明了8形片上電感的電磁隔離度比矩形片上電感的電磁隔離度更高。

圖 4-2 L參數(shù)

從圖4-2中看出，兩種電感的L值均符合特性。

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