Основы компьютерного моделирования в САПР EMPro

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное

образовательное учреждение высшего образования

«ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Инженерно-технологическая академия

Н. Н. КИСЕЛЬ, А. А. ВАГАНОВА

ОСНОВЫ КОМПЬЮТЕРНОГО

МОДЕЛИРОВАНИЯ В САПР EMPRO

Учебное пособие

Ростов-на-Дону ‒ Таганрог

Издательство Южного федерального университета

2018

УДК 621.396.67
ББК 32.845

К443

Печатается по решению кафедры антенн и радиопередающих устройств 

Института радиотехнических систем и управления Южного 

федерального университета (протокол № 13 от 22 февраля 2018 г.)

Рецензенты:

доктор технических наук, заведующий кафедрой антенн и 

радиопередающих устройств Института радиотехнических систем 
и управления  Южного федерального университета Ю. В. Юханов

кандидат технических наук, доцент, старший научный сотрудник 

научно-конструкторского бюро вычислительных систем С. Г. Грищенко

Кисель, Н. Н.

К443    Основы компьютерного моделирования в САПР EMPro : учебное

пособие / Н. Н. Кисель, А. А. Ваганова ; Южный федеральный университет. – Ростов-на-Дону ; Таганрог : Издательство Южного федерального университета, 2018. – 342 с.

ISBN 978-5-9275-3037-3
Учебное пособие представляет собой систематическое описание одной из 

самых 
современных 
программ 
электродинамического 
моделирования 

Electromagnetic Professional (EMPro) компании Agilent EEsof EDA, предназначенной для анализа различных электронных компонентов, таких как корпуса высокоскоростных и высокочастотных (ВЧ) микросхем, соединительные провода, 
антенны, внутрисхемные и внешние пассивные элементы, а также межсоединения печатных плат. Программа EMPro включает в себя современные высокопроизводительные средства проектирования, моделирования и анализа. Кроме того, 
поддерживается возможность интеграции разработки ВЧ- и СВЧ-устройств в 
EMPro и ADS. 

Пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлениям 

11.03.01, 11.03.02, 11.04.01, 11.04.02, 11.05.01, при изучении учебных курсов
«Автоматизиированное проектирование РЭА и СВЧ-устройств», «Основы компьютерного моделирования», «САПР СВЧ».

УДК 621.396.67

ББК 32.845

ISBN 978-5-9275-3037-3

© Южный федеральный университет, 2018
© Кисель Н. Н., Ваганова А. А., 2018
© Оформление. Макет. Издательство 

Южного федерального университета. 2018

СОДЕРЖАНИЕ

Перечень сокращений ...................................................................................11

1. ВВЕДЕНИЕ В ВОЗМОЖНОСТИ ПРОГРАММНОГО ПРОДУКТА 
EMPRO ..........................................................................................................12

1.1.Краткие сведения об EMPro...................................................................12

1.2. Типовые применения EMPro.................................................................17

1.2.1. ИС в корпусе........................................................................................17

1.2.2. Многослойные ВЧ-модули.................................................................17

1.2.3. ВЧ-компоненты ...................................................................................17

1.2.4. Аэрокосмическая и оборонная отрасли ............................................18

1.2.5. Разработка печатных плат ..................................................................18

1.2.6. Разъемы высокоскоростных шин.......................................................18

1.2.7. Антенны телефонов.............................................................................18

1.2.8. Анализ ЭМ-помех и ЭМ-совместимости..........................................19

1.3. Обзор среды САПР EMPro....................................................................19

1.3.1. Геометрическое моделирование ........................................................19

1.3.2. Настройка сетки...................................................................................19

1.3.3. Настройка портов и датчиков ............................................................19

1.3.4. Настройка моделирования..................................................................20

1.3.5. Постобработка результатов моделирования и их просмотр...........20

1.3.6. Экспорт 3D- ЭM-моделей компонентов в библиотеку ADS ..........20

2. ИНТЕРФЕЙС ПРОГРАММЫ..................................................................21

2.1. Основные действия с проектом: создание, редактирование, 

архивирование и разархивирование проектов .................................21

2.1.1. Основные настройки при организации проектов.............................21

2.1.2. Сохранение проектов ..........................................................................22

2.1.3. Сохранение проектов в библиотеке...................................................22

2.1.4. Сохранение проекта в формате .ep....................................................23

2.1.5. Сохранение копий проекта.................................................................23

Содержание

4

2.1.6. Настройка панели инструментов .......................................................24

2.1.7. Добавление панели инструментов .....................................................25

2.1.8. Экспорт и импорт настраиваемых параметров панели 

инструментов .............. ........................................................................27

2.2. Настройка параметров............................................................................27

2.2.1. Создание библиотеки EMPro..............................................................27

2.2.2. Создание библиотеки OpenAccess .....................................................28

2.2.3. Пример добавления компонентов в библиотеку ..............................28

2.2.4. Доступ к существующим библиотекам.............................................30

2.2.5. Открытие основных библиотечных проектов ..................................30

2.2.6. Удаление выбранных библиотек........................................................31

2.3. Настройка EMPro...................................................................................31

2.3.1. Вкладка General....................................................................................31

2.3.2. Вкладка Interface..................................................................................33

2.3.3. Панели инструментов..........................................................................34

2.3.4. Вкладка Commands..............................................................................35

2.3.5. Вкладка Modeling.................................................................................35

2.3.6. Вкладка Graphs.....................................................................................36

2.3.7. Вкладка Compatibilty...........................................................................37

2.3.8. Задание переменных............................................................................37

2.4. FEM-установки ......................................................................................42

2.5.Установка граничных условий...............................................................44

2.5.1. Типы граничных условий ...................................................................45

2.5.2. Граничные поверхности......................................................................45

2.5.3. Идеальный электрический проводник...............................................47

2.5.4. Идеальный магнитный проводник.....................................................47

2.5.5. Периодические граничные условия...................................................47

2.5.6. Плоскости симметрии .........................................................................47

2.6.Основы построения геометрии...............................................................48

Содержание

5

2.6.1. Ограничения на геометрию................................................................49

2.6.2. Сложные объекты................................................................................51

2.6.3. Основные операции построения........................................................51

2.6.4. Основные панели инструментов построения объекта.....................51

2.6.5. Панель инструментов преобразования геометрии объектов..........55

2.6.6. Панель инструментов просмотра моделей .......................................56

2.6.7. Настройка рабочей сетки....................................................................59

2.7.Создание двумерных объектов ..............................................................60

2.7.1. Рекомендации и ограничения.............................................................64

2.7.2. Пример: создание прямоугольника ...................................................64

2.8. Создание 3D-объектов ...........................................................................65

2.8.1. Базовые примитивы.............................................................................65

2.8.2. Создание объекта на основе операции трассировки .......................67

2.8.3. Создание объектов Bondwire..............................................................68

2.8.4. Создание объектов через описания уравнениями............................71

2.8.5. Модификация созданных объектов...................................................72

2.9. Привязка объекта....................................................................................92

2.10. Системы координат в EMPro ..............................................................95

2.10.1. Основные системы координат .........................................................95

2.10.2. Операции вращения, скручивания, изменения ориентации 

положения ..........................................................................................104

2.11. Работа с объектами.............................................................................108

2.11.1. Измерение расстояний, геометрическая параметризация...........108

2.11.2. Определение параметров материала, основные 

параметры и типы материалов.........................................................109

2.11.3. Электрические материалы..............................................................114

2.11.4. Магнитные материалы....................................................................123

2.12. Примеры создания геометрии...........................................................124

Содержание

6

2.12.1. Создание, назначение и изменение параметров 

прямоугольного волновода...............................................................124

2.12.2. Создание и изменение прямоугольного параллелепипеда..........127

2.13. Порты и индикаторы результатов расчета.......................................128

2.13.1. Добавление элементов в схему ......................................................128

2.13.2. Добавление пассивных сосредоточенных элементов..................129

2.13.3. Способы подключения питания.....................................................133

2.13.4. Основные типы внешнего возбуждения........................................134

2.13.5. Различные формы сигналов............................................................135

2.14. Порты индикаторов (датчиков).........................................................142

2.15. Представление результатов расчета .................................................146

2.15.1. Вычисление S-параметров, КСВ, коэффициентов отражения....153

2.15.2. Поле в ближней зоне .......................................................................155

2.15.3. Поле в заданной области на плоскости, на поверхности 

в объеме ..............................................................................................155

2.15.4. Поле в дальней зоне.........................................................................159

2.15.5. SAR-параметры................................................................................163

2.16. Просмотр результатов моделирования.............................................164

3. ОСОБЕННОСТИ ЧИСЛЕННЫХ МЕТОДОВ МОДЕЛИРОВАНИЯ 
ЗАДАЧ В EMPro..........................................................................................175

3.1. Анализ электромагнитных полей........................................................175

3.2. Моделирование с использованием FDTD..........................................177

3.2.1. Метод FDTD EMI- Exact Field Values..............................................177

3.2.2. Метод FDTD S-parameter ..................................................................181

3.2.3. FEM S-parameters-метод....................................................................183

3.2.4. Антенна мобильных средств связи..................................................186

3.2.5. Использование метода дальнего поля .............................................189

3.3.Метод конечных разностей во временной области FDTD................190

3.3.1. Процесс моделирования....................................................................191

Содержание

7

3.3.2. Запуск моделирования ......................................................................191

3.3.3. Управление решением ......................................................................192

3.3.4. Моделирование очередей .................................................................192

3.4. Обзор FDTD ..........................................................................................192

3.4.1. Ячейка Yee с маркированными компонентами поля.....................193

3.4.2. Диэлектрическая сфера, сформированная в сетке FDTD .............194

3.4.3. Материалы..........................................................................................195

3.4.4. Ближняя зона и дальняя зона ...........................................................196

3.4.5. Широкополосные и установившиеся вычисления.........................197

3.4.6. Внешние границы излучения ...........................................................197

3.4.7. Вычислительные требования ...........................................................198

3.4.8. Создание FDTD-симулятора ............................................................199

3.4.9. Построение геометрии......................................................................200

3.4.10. Определение сетки и создание сетки ............................................200

3.4.11. Установки запуска проекта ............................................................201

3.4.12. Запуск моделирования ....................................................................201

3.4.13. Просмотр вывода.............................................................................201

3.4.14. Задание установки моделирования FDTD ....................................202

3.4.15. Отображение окна настройки программы FDTD ........................202

3.4.16. Настройка алгоритма изменения частоты ....................................203

3.4.17. Добавление новых параметров ......................................................203

3.4.18. Настройка S-параметров.................................................................204

3.4.19. Определение частот в симуляторах FDTD ...................................205

3.4.20. Вычисление рассеянной мощности...............................................206

3.4.21. Сохранение данных для пост-симуляции дистанционной 

стационарной обработки ..................................................................206

3.4.22. Определение частотного плана.....................................................207

3.4.23. Определение критериев завершения.............................................207

3.4.24. Определение сходимости ...............................................................208

Содержание

8

3.4.25. Дополнительные параметры...........................................................209

3.5. Особенности меширования в FDTD ...................................................211

3.5.1. Традиционная сетка для метода FDTD ...........................................211

3.5.2. Конформная сетка для метода FDTD ..............................................211

3.5.3. Таблица областей сетки ....................................................................212

3.5.4. Вкладка «Limits»................................................................................213

3.5.5. Использование редактора свойств сетки.........................................214

3.5.6. Определение параметров Solid Meshing..........................................217

3.5.7. Отображение сетки............................................................................218

3.5.8. Использование конформного меширования...................................219

3.5.9. Выбор подходящего размера ячейки...............................................220

3.6. Добавление формы сигнала для временной рефлектометрии .........223

3.7. Просмотр результатов волны TDR .....................................................224

3.8. GPU-ускорение для моделирования FDTD........................................224

3.9. Установки GPU-ускорения..................................................................225

3.10. Примеры моделирования в FDTD.....................................................227

3.10.1. Моделирование коаксиального листа с помощью FDTD............227

3.10.2. Настройка моделирования FDTD ..................................................230

3.10.3. Создание симулятора фильтра низких частот ..............................231

3.10.4. Представление напряженности электрического поля .................242

3.11. Создание Monopole antenna ...............................................................243

3.12. Расчет удельной поглощаемой мощности SAR...............................252

3.13. Моделирование витой пары...............................................................256

3.14. Использование портов в симуляторах FDTD ..................................260

3.15. Методы моделирования FEM............................................................262

3.15.1. Метод конечных элементов. Базисные функции .........................262

3.15.2. Связь меширования и точности решения......................................264

3.15.3. Режимы и частота ............................................................................267

3.15.4. Режимы и множественные порты на поверхности.......................267

Содержание

9

3.15.5. Границы портов ...............................................................................268

3.15.6. Поглощение (излучение) ................................................................268

3.15.7. Отображение вычисленных полей.................................................269

3.15.8. Расчет портов и вычисление импеданса .......................................269

3.16. Визуализация и отображение результатов ......................................270

3.16.1. Обзор процесса FEM-симуляции...................................................270

3.16.2. Новый низкочастотный алгоритм FEM ........................................271

3.16.3. Обзор режима собственных гармоник ..........................................272

3.16.4. Отбор проб тетраэдров....................................................................272

3.16.5. Матричная система с собственными модами...............................272

3.16.6. Точность и уточнение сетки...........................................................273

3.16.7. Отображение результатов...............................................................273

3.17. Обзор метода FEM для двумерных портов......................................273

3.18. Основные установки FEM-моделирования .....................................275

3.18.1. Выбор симулятора FEM..................................................................275

3.18.2. Завершение процесса настройки программы установки.............276

3.18.3. Настройки меширования ................................................................279

3.18.4. Выбор способа решения в FEM .....................................................282

3.18.5. Определение свойств сходимости .................................................287

3.18.6. Управление симуляцией собственного режима...........................292

3.18.7. Особенности меширования ............................................................292

3.18.8. Автоматический выбор частоты после процесса настройки ......295

3.18.9. Просмотр сетки меширования FEM ..............................................298

3.19. Использование портов в моделировании FEM ...............................302

3.19.1. Волноводный порт ..........................................................................303

3.19.2. Создание волноводного порта .......................................................304

3.19.3. Задание размеров порта ..................................................................306

3.19.4. Узловые и модальные порты..........................................................308

3.20. Вычисление S-параметров при FEM-моделировании....................313

Содержание

10

3.21. Использование FEM RLC-нагрузок..................................................315

3.22. Добавление компонента пассивной нагрузки..................................315

3.23. Описание свойств пассивной загрузки.............................................316

3.24. Добавление питающей линии............................................................316

3.25. Гибридные граничные условия FEM-MoM .....................................317

3.26. Примеры использования FEM...........................................................318

3.27. Моделирование микрополосковой линии с симметричной 

плоскостью................................................ ........................................324

3.28. Выполнение многомодового анализа в прямоугольном 

волноводе............................................................................................328

3.29. Моделирование собственных мод для полости прямоугольного 

сечения................................................................................................334

ЗАКЛЮЧЕНИЕ..........................................................................................338

Список литературы......................................................................................341

ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ

ADS (Advanced Design System) – расширенная система проектирования
AEL (Application Extension Language) – язык прикладных расширений
BER (Bit Error Rate) – вероятность ошибки на бит
EM (Electromagnetic) – электромагнитный
EMPro (Electromagnetic Professional) – платформа электромагнитного 

моделирования

FEM (Finite Element Method) – метод конечных элементов
FDTD (Finite Difference Time Domain) – метод конечных разностей во 

временной области

1. ВВЕДЕНИЕ В ВОЗМОЖНОСТИ ПРОГРАММНОГО 

ПРОДУКТА EMPRO

1.1. Краткие сведения об EMPro

Программное обеспечение Electromagnetic Professional (EMPro) компа
нии Agilent EEsof EDA представляет собой программную платформу электромагнитного (ЭМ) трехмерного (3D) моделирования, предназначенную
для анализа различных электронных компонентов, таких как корпуса высокоскоростных и высокочастотных (ВЧ) микросхем, соединительные провода, антенны, внутрисхемные и внешние пассивные элементы, а также межсоединения печатных плат [1]. Программа EMPro включает в себя современные высокопроизводительные средства проектирования, моделирования и анализа [2]. Кроме того, поддерживается возможность интеграции 
разработки ВЧ- и СВЧ-устройств в EMPro и ADS. 

Основные преимущества программы ЭМ-моделирования EMPro:
 возможность создания 3D-компонентов, которые могут моделиро
ваться совместно с электрическими цепями средствами САПР ADS при использовании ко-симуляции «электромагнитная схема»;

 широкий выбор технологий моделирования;
 анализ с использованием технологий 3D-электромагнитного модели
рования в частотной и временной области: метод конечных элементов 
(FEM) и метод конечных разностей во временной области (FDTD);

 удобный интерфейс, позволяющий создавать произвольные 3D
структуры;

 расширенные возможности по созданию скриптов.

EMPrо представляет собой удобный инструмент для построения произ
вольных 3D-структур и импорта готовых файлов CAD. Программа позволяет создавать 3D-формы, добавлять свойства материала, настраивать параметры моделирования и просматривать результаты в рамках среды 
EMPrо. В EMPrо можно анализировать объемные структуры, в том числе с 
помощью FEM-симулятора, который используется и в САПР ADS, что показано на рис. 1.1.

Симулятор FEM использует метод конечных элементов, широко при
меняемый при моделировании ВЧ- и СВЧ-устройств в частотной области. 

1.1. Краткие сведения об EMPro

13

Для проектов, в которых имеются большие компоненты, такие как антенны, или для анализа целостности сигнала может быть использован симулятор на основе метода конечных разностей (FDTD), работающий во временной области.

В EMPrо можно создавать 3D-модели компонентов с необходимым 

набором параметров и загружать их в проект топологии, создаваемый в 
САПР ADS. Затем может использоваться FEM-симулятор для совместного 
ЭМ-моделирования 2D-топологий и 3D-компонентов. Существует несколько различных технических подходов к ЭМ-моделированию, каждый из которых имеет свои преимущества в определенной области.

Наиболее распространены среди 3D- ЭМ-технологий моделирования 

методы FEM и FDTD. Обе эти технологии доступны в EMPrо. Метод конечных элементов (FEM) ‒ это метод моделирования в частотной области, 
позволяющий работать со структурами произвольной формы, такими, как 
проволочные перемычки, переходные отверстия конической формы, шариковые или столбиковые выводы. Симулятор FEM также может использоваться для моделирования диэлектрических брусков или подложек конечных размеров.

Рис. 1.1. Технологии электромагнитного моделирования, 
интегрированные в маршрут проектирования в САПР ADS

Метод FEM основан на создании объемной сетки, разделяющей все 

пространство задачи на тысячи небольших областей, и представлении ЭМполя в каждом элементе сетки в виде локальной функции. Геометрическая 
модель автоматически делится на множество тетраэдров, причем каждый 

1. Введение в возможности программного продукта EMPro

14

тетраэдр состоит из четырех равносторонних треугольников. Этот набор 
тетраэдров привязан к сетке конечных элементов. В состав FEMсимулятора входят прямой и итерационный алгоритмы принятия решений, 
использующие линейные и квадратичные базисные функции, что позволяет 
решать множество разнообразных задач. FEM-симулятор работает как в 
среде EMPrо, так и на платформе ADS [3-5]. Метод конечных разностей во 
временной области (FDTD) так же, как и FEM, основан на объемной выборке электрического и магнитного полей по всему пространству. В то 
время как сетка FEM состоит из тетраэдальных ячеек, сетка FDTD имеет 
ячейки прямоугольной формы либо является конформной, т.е. повторяющей криволинейную геометрию объектов [6-10]. Метод FDTD обновляет 
параметры поля через равные промежутки времени, следуя за электромагнитными волнами по мере их распространения по структуре. В результате, 
за один этап моделирования FDTD можно получить данные в сверхшироком диапазоне частот [6-10]. 

Рассмотрим возможности САПР Agilent EMPro на примере проектиро
вания высокоэффективных СВЧ-антенн на основе интегрированного в подложку волновода (SIW). По мере увеличения используемых рабочих частот 
от ВЧ до СВЧ микрополосковые линии на печатных платах уступают место 
волноводам, передающим сигнал с меньшими потерями. Однако традиционные прямоугольные волноводы дороги в изготовлении и занимают сравнительно много места. Поэтому все большую популярность приобретает 
технология 
«волноводов, интегрированных 
в подложку» 
(Substrate 

Integrated Waveguide ‒ SIW), которая обладает лучшими характеристиками 
по сравнению с волноводами классической конструкции, меньшей стоимостью, а также меньшими размерами, легко реализуемыми по планарной 
технологии.

В сущности, технология SIW представляет собой комбинацию микро
полосковой линии и волновода с диэлектрическим заполнением (DFW). 
Проводники верхнего и нижнего слоев печатной платы образуют две стенки волновода. К ним добавляются два параллельных ряда металлизированных переходных отверстий, образующих боковые стенки волновода. Антенны, спроектированные с применением технологии SIW, обладают превосходными характеристиками, поскольку их конструкция препятствует 
распространению поверхностных волн, расширяет полосу пропускания и 
снижает осевое и взаимно ортогональное излучение. Кроме того, резона

1.1. Краткие сведения об EMPro

15

торные антенны позволяют решить проблемы отведения тепла и возникновения нежелательных поверхностных волн. Такие недорогие решения 
очень востребованы в радиолокационных системах и системах связи. Подобные схемы используются во входных модулях компактных приемников 
и в антенных решетках с преобразователем частоты. Для предварительного 
анализа параметров таких антенн в ходе их проектирования можно использовать полноволновые электромагнитные (ЭМ) симуляторы, пробуя разные 
варианты по принципу «что, если» для оптимизации геометрии антенны. 
Самыми популярными методами ЭМ-моделирования для такого рода анализа являются «Метод моментов» (MoM), «Метод конечных элементов» 
(FEM) и «Метод конечных разностей во временной области» (FDTD). Разработчик антенн может сэкономить и время, и деньги, опробовав несколько 
сценариев в ЭМ-симуляторе до изготовления прототипа. 

В САПР EMPro интегрированы две более ранние программы фирмы

Agilent для ЭМ-анализа: EMDS (используется метод FEM) и AMDS (метод 
FDTD). EMPro позволяет провести анализ созданных моделей антенн на 
соответствие стандартам, таким, как SAR (удельная мощность излучения), 
HAC и MIMO, что сокращает время проектирования и риски по сравнению 
с длительными и дорогостоящими физическими испытаниями. 

В EMPro создана удобная для пользователей графическая среда (GUI) 

создания геометрии объектов и их последующего моделирования. Есть 
возможность импорта/экспорта из других САПР.

EMPro поддерживает импорт и экспорт файлов следующих форматов: 

SAT, SAB; STEP; IGES; ProE; VDA FS (.vda); Inventor (.ipt, .iam); SolidWorks (.sldprt, .sldasm); VariPosa (.mmf); .DXF; ODB++.

При создании геометрии объекта есть возможность его параметризации, 

которая осуществляется заданием набора численных значений любой размерности для переменной в уравнении.

Программа EMPro содержит готовую базу данных материалов с задан
ными электрическими и магнитными параметрами. Также можно самостоятельно задать параметры необходимого материала, добавить его в библиотеку и использовать при моделировании устройств.

Для разработчиков МИС и РЧИС в программе есть следующие возмож
ности: моделирование ИС, корпусов, кристаллов; анализ переходов и разъемов; учет экранов, проверка качества экранирования на этапе моделирования.

1. Введение в возможности программного продукта EMPro

16

Для разработчиков антенн и антенных систем доступны такие возмож
ности, как анализ антенн, антенных систем, волноводов, переходов; моделирование антенн совместно с объектами их размещения (машины, корабли, самолеты и т.п.); проверка работы антенны в соответствии со стандартами типа Over the Air, SAR и HAC; оптимизация конечного изделия путём 
анализа MIMO и пространственного разнесения антенн с учетом близости 
тела человека к антенне; изучение влияния электромагнитного поля на организм (BIO EM); SAR с усреднением по 1 и 10 грамм, а также в целом по 
телу человека, определение места пиковых значений SAR; определение 
возрастания температуры в теле человека; использование головы человекоподобного манекена (SAM) для анализа на соответствие спецификациям 
FCC; ручное/автоматическое задание значения SAR.

Таблица 1.1

Краткое сравнение методов FEM и FDTD

Метод FEM
Метод FDTD

Метод анализа в частотной области
Метод анализа во временной области

Ячейки сетки тетраэдральной формы
Ячейки сетки прямоугольной формы и конформная сетка 

Подходит для материалов с высокой 
добротностью

Подходит для широкополосных устройств, 
гетерогенных материалов 

Быстрое многопортовое моделирование
Для каждого порта требуется дополнительное моделирование 

Основан на решении матричных уравнений; лучший метод для электрически 
малых компонентов

Основан на пошаговой временной итерации; требуется меньший

объем памяти для решения задач с электрически большими компонентами 

Многопоточность; задачи могут разделяться и выполняться параллельно на 
многоядерных процессорах 

Высокая многопоточность; задачи могут 
разделяться и выполняться параллельно на 
многоядерных процессорах и высокопроизводительных графических процессорах 

1.2. Типовые применения EMPro

17

1.2. Типовые применения EMPro

1.2.1. ИС в корпусе

На характеристики ВЧ-интегральных схем (ИС), монолитных СВЧ ИС 

(МИС), высокоскоростных ИС или систем в корпусе (SIP) непосредственное влияние оказывают элементы корпуса, в том числе проволочные перемычки, шариковые и столбиковые выводы. Обычно проектировщикам приходится моделировать разрабатываемый корпус ИС в отдельном приложении, а затем импортировать результаты 3D- ЭМ-моделирования обратно в 
среду разработки ИС (это достаточно трудоемкий процесс) для совместного анализа. С помощью САПР EMPrо можно промоделировать 3Dконструкцию корпуса и затем совместить ее с топологиями схем в САПР 
ADS. Это позволяет создавать ИС, корпусы, подложки и модули вместе с 
моделированием цепей и 3D- ЭМ-моделированием внутри одного проекта.

1.2.2. Многослойные ВЧ-модули

Как правило, ВЧ-модули конструируют на основе многослойной кера
мики или другого диэлектрического материала со встроенными между слоями пассивными ВЧ-компонентами. Такие структуры нельзя точно описать 
с помощью планарного ЭМ-симулятора, в котором диэлектрические слои 
предполагаются бесконечными и не учитываются краевые эффекты. Прорисовка встроенных ВЧ-компонентов с помощью макросов топологии ВЧсхемы, выполняемая отдельным приложением для создания 3D- ЭМмоделей, заняла бы очень много времени. В EMPro реализовано полное 3DЭМ-моделирование совместно с разработкой принципиальных схем.

1.2.3. ВЧ-компоненты

Платы ВЧ-устройств содержат объемные компоненты и разъемы, свой
ства которых нужно описать для используемого диапазона частот. На работу многих компонентов, например, резонаторов, оказывают воздействие 
проходящие рядом печатные проводники и переходные отверстия. Для таких компонентов можно создать 3D модели и проанализировать их в 
EMPrо, а затем загрузить результаты в проект топологии платы в ADS для 
завершения 3D- ЭМ-анализа.