PCB参数提取与RF匹配调试仿真
第一章 PCB参数提取与RF匹配调试仿真–软件及基础
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前言
PCB板仿真、S参数提取、电路仿真等，主流的软件有CST、HFSS、ADS等。微波EDA仿真软件与电磁场的数值算法紧密有关，而所有的数值算法都是建立在Maxwell方程基础上的。在电磁场理论中，求解电磁场归结于麦克斯韦方程组的求解。最初求解电磁问题是用分离变量法和其它数学方法求解偏微分方程和积分方程得到的是严格解（或称解析解），但其具有局限性且难掌握。随着计算机的出现，属于近似计算方法范畴的电磁场数值方法得到发展。仿真软件及其采用的具有代表性的数值方法如下图示：
一、RF仿真流程
RF仿真分为电磁场仿真(PCB板仿真)和电路仿真(S参数分析)，PCB板射频通路上的S参数通过计算机仿真手段提取出来；后将这些参数在仿真软件里以模型建立在链路中，再进行射频匹配值的调试。涉及的过程和关键动作如下图示：
二、CST基础
1.工作界面
工具栏和操作命令列表、导航树（Navigation Tree）、绘图/建模窗口、参数列表窗口、信息窗口/进程窗口、状态栏。
2.鼠标控制
View视窗可以改鼠标控制的方式；默认是在Zoom下，即放大和缩小。Pan是进行平面的拖拽，Roate是不受平面限制的旋转，Roate in Plane是受限于所在平面的旋转。
实际上可以不通过按钮进行界面的操作：
1> 鼠标滚轮的滑动进行鼠标所在位置的放大和缩小
2> 按住Ctrl键，Zoom变成了Roate，即通过滚轮滑动进行旋转
3> 按住Shift键，Zoom变成了平面旋转
3.视窗控制
4.WCS与pick
在建模时，采用全局坐标来建很复杂，可以寄借助局部坐标来建。在要建的位置上，选点，即进行pick操作，再点align WCS，将在此点处建立一个局部坐标系。
关于pick，可以选点，线，面；以及面和线的中心点。Pick Points 按钮中选项，根据需要进行选择。同时，一些选点、选面的操作可以借助快捷键，英文输入状态下：
1> 按下键盘 E 键，Pick Edge
2> 按下键盘 F 键，Pick Face
3> 按下键盘 P 键，Pick End Point，选择边角上的点
4> 按下键盘 C 键，Pick Circle Point，选择圆面上的中心点
5.端口和激励
激励是指在进行仿真分析时需要提供的激励信号源；激励类型分为端口激励(Port)和场源激励(Field Source)。场源激励只能分析场分布，这里不再扩展。端口激励既可以分析给出S参数，也可以分析出场分布。关于端口激励和应用场景如下图示：
6.材料和边界
CST里材料(Materials)设置跟建模有关，对于PCB板，分为铜、介质层和绿油；而在仿真上需要设置背景材料(Background)，如normal(空气或真空)。同时，为了建立无损连接使用PEC材料等。
CST里simulation进行Boundary(边界条件)的设置。为什么要设置边界条件？首先计算机只能处理有限空间的电磁场问题；其次，仿真软件所用的数值方法求解出数值解，需要给出问题的定解条件(初始条件和边界条件)。
7.T和F求解器
CST微波工作室集成了多种时域/频域全波算法和高频算法求解器；在分析电磁问题时，需要根据具体的设计问题，选择合适的算法或者求解器。瞬态时域求解器应用最广泛，多数情况下可以选择该求解器，尤其对于宽带问题，仿真分析速度较快。
8.网格类型及设置方法
CST网格分为六面体网格:适用于FIT和TLM；四面体网格：适用于FEM；三角面元网格：适用于矩量法的Surface 等。主要介绍时域六面体网格设置的充分条件
三、ADS基础
1.原理图创建
ADS在射频、微波和信号完整性应用；通过使用ADS软件对电路模型进行仿真，可以加深对射频电路的理解，验证设计理论的正确性和完整性，及时改进射频电路的设计思路和方法。下面是原理图创建最基础的操作
2.阻抗匹配
ADS导入器件、PCB等S参数进行匹配调试，使其达到如原点的匹配。需要用到S参数仿真器以及SNP模型导入，搭建通路，进行simulation仿真，借助Smith图进行匹配调试。
总结
以上主要介绍了两个射频仿真软件以及基本的操作步骤，通过点线面的学习，最后形成具体问题的解体思路和方法。