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Simulation elektromagnetischer Felder für Pakete, Chips und Leiterplatten

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In den letzten Jahren haben elektronische Geräte und Systeme an Größe, Gewicht und Versorgungsspannung abgenommen, jedoch an Geschwindigkeit, Frequenz und Schaltungskomplexität zugenommen. Vorbei sind die Zeiten, in denen der Elektronikingenieur nur die Kenntnis des Schaltplans und einige Handberechnungen abschaffte. Heutzutage beeinflussen kleinste physikalische Details wie Löcher, Biegungen, Bonddrähte, dielektrisches Material, Stapel, Übergänge, Diskontinuitäten und natürlich die Frequenz und Taktrate die Leistung des elektronischen Geräts und Systems, wie z. B. Gehäuse, enorm und außerordentlich. Chips, PCBs, CPUs und ICs. Beispielsweise ist ein CPU-Chip, der bei ISM- und Funkbändern arbeitet, buchstäblich wie eine Antenne geworden, die eine erhebliche Menge elektromagnetischer Energie ausstrahlt, insbesondere wenn ein Kühlkörper im Entwurf vorhanden ist. Dem Elektronikingenieur bleibt keine andere Wahl, als die Simulation elektromagnetischer Felder in Betracht zu ziehen, um elektronische Komponenten und Schaltkreise genau zu charakterisieren.

Elektronikdesignsimulation in Solidworks und SpaceClaim

EMWorks bietet für Sie als Elektronikingenieur die ideale elektromagnetische Lösung, EMS und HFWorks, die vollständig und nahtlos in Solidworks und SpaceClaim eingebettet ist. Unabhängig davon, ob Ihr Design Signalintegrität, Stromintegrität, Batteriemanagement, ICs, RF-ICs, RF-MEMS, Stromversorgung, Energieverwaltung, die Kombination von EMS und HFWorks sowie die CAD-Integration umfasst, können Sie die komplexesten elektronischen Geräte und Systeme analysieren, die aufgezeichnet wurden Zeit. Sie können sogar ein 3D-CAD-Modell aus den kostenlosen CAD-Depots wie grabcad.com, www.3dcontentcentral.com und www.traceparts.com herunterladen, um Zeit und Mühe zu sparen.

Benötige ich EMS oder HFWorks für mein elektronisches Gerät?

Wenn man ein Physikjargon spricht,
  • EMS vernachlässigt den Verschiebungsstrom von Maxwell. Es ist ein statischer und quasistatischer Ansatz. Die elektrischen und magnetischen Felder entkoppeln sich. Daher befasst sich EMS mit der Berechnung statischer elektrischer und magnetischer Felder, elektromagnetischer Induktion, Wirbelstrom-Hauteffekt, Näherungseffekt, elektromagnetischem Impuls und Bewegungsphänomenen. Gültig für Frequenzen von DC bis ~ 1 GHz.
  • HFWorks berücksichtigt den Verschiebungsstrom von Maxwell. Es ist ein Vollwellenansatz, bei dem das elektrische und das magnetische Feld gekoppelt sind. Daher befasst sich HFWorks mit elektromagnetischer Strahlung, elektromagnetischen Wellen, elektromagnetischen Interferenzen und elektromagnetischen Verträglichkeitsphänomenen für Frequenzen ab einigen hundert MHz und darüber hinaus.
Wenn man die Elektronik- und Gerätesprache spricht,

EMS muss in folgenden Situationen eingesetzt werden:
  • Wenn das Gerät im Vergleich zur Wellenlänge sehr klein ist.
  • Berechnung des dielektrischen Durchschlags und der Kraft.
  • Berechnung der strukturellen Verformung aufgrund elektromagnetischer Kraft oder Wärme.
  • Wenn ein Schild Stahl verwendet, bei dem die Sättigung ein Problem darstellt.
  • Untersuchung der Energieintegrität, Stromversorgung, Energieverwaltung und Batteriemanagement.
  • Berechnung von Kapazität, Induktivität und Widerstand.
  • Untersuchung der Haut- und Näheeffekte.

HFWorks ist in folgenden Situationen einzusetzen:
  • Wenn das Gerät vergleichbar oder größer als die Wellenlänge ist.
  • Berechnung der Strahlung und der Fernfelder.
  • Zur Berechnung von S-Parametern, z. B. Einfügungsverlust und Rückflussdämpfung.
  • Berechnung der Impedanz und Signalausbreitung.
  • Berechnung des TDR.
  • Übersprechen und Verzerrung untersuchen.
  • Signalintegrität untersuchen.
  • Berechnung der Wärme aufgrund von Dielektrizitäts- und Leiterverlusten.
  • Resonanzverhalten untersuchen und Qualitätsfaktoren berechnen.
Die folgenden Beispiele geben Aufschluss darüber, wie Sie mit EMS und HFWorks Ihre elektronischen Geräte und Systeme modellieren und simulieren können.