UltraEM®的片上电感的电磁隔离分析仿真算例

1介绍  通过UltraEM对不同的片上电感进行电磁仿真分析，将两个同种电感靠近，然后仿真分析其端口的传输系数S。利用UltraEM绘制两种片上电感的S(1,3)和S(2,4)参数曲线，再对仿真结果及其电磁隔离分析总结得出结论。

28形片上电感仿真         

2.1建立仿真算例

2.1.1 新建工程

依次点击File > New > Project新建工程，如下图 2-1。

图2-1 新建工程2.1.2 导入设计文件

依次点击 File > Import > FDL 导入设计文件，如图 2-2、图2-3所示。

图2‑2 导入设计文件

图2‑3 对应电路图及端口标记图

2.1.3 查看工艺信息

点击Layer > Set Layer Data可打开层信息窗口查看工艺信息，如下图2-4。并且可点击View查看工艺信息的侧视图，如图2-5。

图2‑4 查看工艺信息

图2‑5 工艺信息侧视图

2.1.4 开始仿真

点击Solve > Settings 进行仿真设置，设置仿真频率范围为 10–60 GHz，步长为5 GHz。该窗口中每项仿真设置具体参数如下：设置频率扫描（Frequency）方式: "Model:Linear, Start:10 GHz, Step:5 GHz, End:60 GHz"，如图 2-6。

图2‑6 仿真频率设置窗口

设置网络剖分（Mesh）方式: “Mesh Type:Triangle,Mesh segment:Customs”。 

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

设置求解方式（Solver）: “Solver:MoM”。

设置激励（Excitation）: “Excitation:Voltage”。

设置机器线程（Thread Setting）: 设置线程数为 12（需计算机可以提供 12 个以上 CPU 核）。

结果输出（Output）: “Characteristic:50 + 0 j(Ohms),Output FileName:8Shaped_Ind_Out”。

运行仿真。点击 Solve > Run，运行仿真。

图2‑7  开始仿真

2.1.5 查看结果

仿真完成后，单击Result > Model Data，查看仿真结果。

图 2‑8 8形电感S参数

图2-8中，8 Shaped Ind Out在10GHz-60GHz内，S(1,3)和S(2,4)曲线高度重合，表示P1和P3电磁隔离度和P2和P4电磁隔离度大致相同；在10GHz-45GHz内，S(1,4)曲线高于S(2,3)曲线，表明P2和P3电磁隔离度高于P1和P4电磁隔离度；在15GHz-45GHz内，S(1,4) > S(1,3) = S(2,4) > S(2,3)，则是由于在这段频域内，d(P1,P4）<  d(P1,P3) = d(P2,P4) < d(P2,P3)。

3矩形片上电感仿真          可增加其他类型的片上电感验证隔离度和距离的关系，本章以矩形电感为例。设计步骤和仿真设置同第2章，版图如图3-1所示。

图 3‑1 对应电路图及端口标记图

仿真完成后，单击Result > Model Data，查看仿真结果。

图 3‑2 矩形电感S参数

图3-2中，Conventional Ind Out在20GHz-60GHz内，S(1,3)、S(1,4)曲线低于S(2,3)、S(2,4)曲线，表明P1和P3、P4电磁隔离度高于P2和P3，P4电磁隔离度；在20GHz-60GHz内，S(2,3)、S(2,4)值较大，则是由于d(P2,P3) < d(P1,P3)，d(P2,P4) < d(P1,P4)。

4综合结果比较         

图 4-1 S参数

图4-1为8 Shaped Ind Out和 Conventional Ind Out结果。从中可以看出，8形片上电感的S参数较矩形片上电感的S参数更趋于一致，而且S参数曲线高度相比更低，表明了8形片上电感的电磁隔离度比矩形片上电感的电磁隔离度更高。

图 4-2 L参数

从图4-2中看出，两种电感的L值均符合特性。

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