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SEMCAD软件在电磁兼容、天线系统分析设计中的应用案例

2017年12月11日 16:38 次阅读

SEMCAD是瑞士SPEAG公司推出的一款专业面向电磁兼容(EMC),天线系统设计和生物电磁学的三维全电磁仿真设计软件。它起源于瑞士联邦理工学院(Swiss Federal InsTItute of Technology)开发的交变方向隐式时域有限差分(ADI-FDTD)算法,旨在全面解决无线电设备、生物医疗、汽车电子等领域的电磁兼容安全性问题。

SEMCAD软件在电磁兼容、天线系统分析设计、微波电路、电磁散射、光器件、汽车电子、生物电磁、医学医疗等领域有广泛的应用。它可以帮助电磁相关部门和系统设计工程师避免在原型机或制造阶段付出昂贵的代价,将设计风险转移到计算机的数值模拟阶段,从而使企业减少设计时间,降低设计成本,提高产品质量和可靠性,缩短产品上市时间,最终增加企业利润。采用电磁仿真分析软件,借助高性能计算模拟进行产品设计、验证已经成了当今生产、研发领域必备的重要手段。

目前,SEMCAD凭借其高性能的FDTD求解器、无与伦比的计算速度和强大的多目标多参数多频率的优化功能,在EMC和天线设计等领域已经逐渐成为电磁仿真设计标准工具包,为电子、通信、医疗、航空、航天、汽车等行业提供有效的电磁设计解决方案。

 SEMCAD电磁兼容与生物电磁分析软件

SEMCAD功能特点


1 强大的建模能力和丰富的CAD模型接口

SEMCAD采用国际上CAD、CAE软件流行的三维建模内核ACIS,操作界面是完全Windows风格,易学易用。QTech算图引擎可轻松处理一万个以上的CAD元件,支持全参数化建模,可对模型分组归类,形成任意二维、三维阵列,有对模型的布尔操作、扫描、拉伸、平移、旋转、镜像、去面等功能。

SEMCAD提供丰富的软件接口,能够实现与Pro/E, UG, CaTIa以及Solidworks等CAD软件的模型无缝连接。SEMCAD软件具有强大的模型接口功能,可以导入多种格式的文件,包括SAT、 IGES、Pro/E、STEP、CATIA V4、CATIA V5、3DS、STL和DXF等文件,对PCB电路板有专门的Gerber接口。SEMCAD还提供对导入模型的修复功能。

 SEMCAD电磁兼容与生物电磁分析软件

2 高性能FDTD求解器


算法是软件的核心,是计算机仿真与设计的灵魂。SEMCAD的核心基本求解算法—— 时域有限差分(FDTD)方法,已经被证明是计算电磁学中最通用,应用领域最广泛的电磁场数值求解方法之一。FDTD方法有以下基本优点:

1).直接时域计算:一次仿真可以模拟所有宽频带特性;
2).广泛适用性:适合模拟包含任意复杂结构、任意介质分布的空间电磁环境;
3).节约存储空间和计算时间:所需内存和仿真时间都与空间网格数成正比。

SEMCAD拥有最先进的FDTD算法,包括有效减少网格误差的C-FDTD (共形FDTD)和无条件稳定的ADI-FDTD。ADI-FDTD消除时间步长对网格尺寸的依赖,为仿真大系统中的小尺度结构提供了有利支持。 SEMCAD是世界上第一个采用C-ADI-FDTD这一高效算法的商业电磁仿真软件。

Ø Yee-FDTD求解器。优化的Yee网格FDTD求解器, 在主频为3.4 GHz 的P4机器上每秒中可以求解 20-40 兆个单元。64位求解器支持大于10亿自由度的复杂问题求解。
Ø C-FDTD求解器。共形FDTD算法包含导体共形技术和介质共形技术, 它摆脱了标准FDTD网格的大量阶梯近似,有效减小网格误差,大大提高了计算准确性。
Ø ADI-FDTD求解器。ADI-FDTD摆脱时间步长对网格尺寸的依赖,可以无条件稳定,为仿真计算大系统中的小尺度结构提供了可能。
Ø C-ADI-FDTD求解器。 结合了C-FDTD和ADI-FDTD 两种算法。
Ø EM-T求解器。电磁与热耦合求解器,提供了强大的电磁与热分析平台,为人体SAR分析、设备热分析和EMC联合设计带来了极大的方便。
Ø EM-SPICE求解器。电路与电磁场联合求解器。

另外,SEMCAD还有可分析到静态场的低频电磁场求解器,独立的热求解器、并行 FDTD求解器。

 SEMCAD电磁兼容与生物电磁分析软件

3 实用的优化设计


SEMCAD软件具有基于遗传算法(GA)的多种优化设计功能,为提高产品质量提供了方便的设计工具。现将其优化功能总结如下:

 SEMCAD电磁兼容与生物电磁分析软件

4 全面的后处理能力


SEMCAD有强大的可视化后处理功能,可以输出瞬态或稳态电磁场场量(P,B,D,E琀,J,S等)参数,还有如下可视化后处理功能:

Ø 任意二维和三维的场分布图及动态显示
Ø 可输出直角坐标图、极坐标图和Smith圆图
Ø 近场、远场参数(TIS、TRP、RCS等),天线参数,Z,U,I,P等
Ø SAR分布、平均SAR(Av. 1g/10g/任意 IEEE 1529)
Ø 多端口S参数计算(波导,微带线等)
Ø 自动的失效模式及后果分析(FMEA)
Ø 多个结果的比较分析
Ø 输出时域或频域数据(FFT、DFT),可存为 Text、Word、Excel等格式文件
Ø 数据可输出到电路分析包,实现场路耦合求解
Ø 显示结果可直接存储为图像文件
Ø 可导入DASY4、DASY5、iSAR的测量数据(近场、远场),直接进行比较

 SEMCAD电磁兼容与生物电磁分析软件

5 各种复杂材料处理能力

SEMCAD有强大的各种复杂材料的分析能力,可分析的材料总结如下:

 SEMCAD电磁兼容与生物电磁分析软件

6 完整的标准人体模型库


SEMCAD提供完整的生物电磁学国际标准人体模型库,模型分辨率能达到0.1mm 以下。用户在解决生物电磁兼容问题时,可方便的直接导入所需的各种复杂人体模型。人体模型库包括儿童、成年、老年、少年,男性、女性,人脑、骨骼,血管、欧洲人、亚洲人等全部国际标准模型。SEMCAD有多种可变换姿势的手模型,能轻松对三维人体模型的各种姿势进行调整。此外,SEMCAD还提供标准的动物模型库(如老鼠)和医疗设备模型库(如核磁共振MRI系统)等。

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发表于 2016-10-20 11:21 340次阅读
关于电磁兼容设计知识这十条要知道

PCB设计之安规规范

安规就是产品认证中对产品安全的要求,包含产品零件的安全的要求、组成成品后的安全要求。安规其实是中国人...

发表于 2016-08-08 14:17 688次阅读
PCB设计之安规规范

IT信息类产品申请全球认证标准有哪些?

信息技术设备在电磁兼容测试方面,每个国家的测试要求会有一些差别,如美国、日本、澳洲、台湾地区强调的是...

发表于 2016-06-22 10:04 724次阅读
IT信息类产品申请全球认证标准有哪些?

关于车载电子EMC,这里有最好的解决办法

现在,受到EMC(电磁兼容性)问题困扰的技术人员越来越多。这是因为随着产品向多功能化、高功能化和高速...

发表于 2016-03-07 07:36 1941次阅读
关于车载电子EMC,这里有最好的解决办法

电子设备中基于接地与屏蔽的电磁兼容性设计

随着微电子技术的快速发展,电子设备应用越来越广泛,电子系统的集成度越来越高,但是在复杂电磁环境下,电...

发表于 2016-01-22 17:40 1071次阅读
电子设备中基于接地与屏蔽的电磁兼容性设计

USB应用中的电磁兼容保护设计

USB端口对PC外设的发展起到了革命性的推动作用,并且正变得越来越流行,比如在采集测量数据或在机器上...

发表于 2016-01-14 16:44 923次阅读
USB应用中的电磁兼容保护设计

电磁兼容技术及应用

本文简要介绍电磁兼容相关的各项技术,通过对接地、屏蔽、滤波等技术的分析,说明产品如何实现良好的电磁兼...

发表于 2016-01-11 14:04 600次阅读
电磁兼容技术及应用

你必须知道的十条电磁兼容设计知识

在我们与硬件工程师交流过程中,往往发现对电磁兼容基础知识的缺乏,因此在这里给大家贴上一些基本要点,供...

发表于 2016-01-04 10:41 1101次阅读
你必须知道的十条电磁兼容设计知识

家用电器电磁兼容性设计

本文论述了家用电器电磁骚扰对电磁环境的影响和实施电磁兼容性的重要性,接着论述了家用电器电磁兼容性设计...

发表于 2015-12-07 14:00 410次阅读
家用电器电磁兼容性设计

如何顺利通过电磁兼容试验

 对一个电子、电气产品来说,在设计阶段就应该考虑其电磁兼容性,这样可以将产品在生产阶段出现电磁兼容问...

发表于 2015-11-06 15:46 1920次阅读
如何顺利通过电磁兼容试验

灯具的电磁兼容测试介绍

随着我国房地产品市场快速发展,民用家居照明在经过市场不断培育之后,正趋于完善和成熟,家居照明需求呈现...

发表于 2015-10-31 08:33 785次阅读
灯具的电磁兼容测试介绍

电磁兼容问题排除技术

在很多情况下,辐射电磁干扰问题可能在传导阶段产生并被排除,还有些解决方案是可以抑制干扰装置在辐射传输...

发表于 2015-10-30 13:45 346次阅读
电磁兼容问题排除技术

汽车电子电磁兼容测试标准必备

汽车电子EMC测试,正在受到越来越多的关注。其中最重要的三个标准为,CISPR 25、ISO1145...

发表于 2015-10-28 09:28 1091次阅读
汽车电子电磁兼容测试标准必备

可穿戴智能手环的电磁兼容设计方案

可穿戴产品正在改变着人们的生活,其中智能手环是可穿戴设备中最流行的产品,受到了白领消费者的广泛热捧。...

发表于 2015-10-19 11:27 1294次阅读
可穿戴智能手环的电磁兼容设计方案

电磁兼容性设计的元件选择

电子线路设计者往往只考虑产品的功能,而没有将功能和电磁兼容性(即EMC,是指设备或系统在其电磁环境中...

发表于 2015-09-05 16:52 484次阅读
电磁兼容性设计的元件选择

高频电子电路电磁兼容设计要点

电磁兼容的问题常发生于高频状态下,个别问题(电压跌落与瞬时中断等)除外。高频思维,总而言之,就是器件...

发表于 2015-08-08 12:15 482次阅读
 高频电子电路电磁兼容设计要点

电磁兼容保护电路设计详解 —电路图天天读(173...

对于一个端到端的EMC兼容设计而言,对电源(VBUS)进行滤波也很重要,许多开发人员忽视了这一点,却...

发表于 2015-05-29 10:52 4059次阅读
电磁兼容保护电路设计详解 —电路图天天读(173...

电磁兼容性设计的基本方法

接地可以理解为一个等电位点或等电位面,是电路或系统的基准电位,但不一定为大地电位。为了防止雷击可能造...

发表于 2015-05-19 16:50 2073次阅读
电磁兼容性设计的基本方法

中国电子展开幕 杭州远方携多款新品亮相

杭州远方仪器有限公司作为国内测试测量行业领先企业出席展会,产品应用涉及LED照明、家用电器、电动工具...

发表于 2015-04-14 15:15 371次阅读
中国电子展开幕 杭州远方携多款新品亮相

高频电子电路电磁兼容设计要点盘点

电磁兼容的问题常发生于高频状态下,个别问题(电压跌落与瞬时中断等)除外。高频思维,总而言之,就是器件...

发表于 2015-04-10 10:36 1097次阅读
高频电子电路电磁兼容设计要点盘点

关于PCB电磁干扰问题的解决办法

有人说过,世界上只有两种电子工程师:经历过电磁干扰的和没有经历过电磁干扰的。伴随着PCB走线速递的增...

发表于 2014-12-23 17:17 1483次阅读
关于PCB电磁干扰问题的解决办法

TÜV南德意志集团成功举办电池认证与评测技术研讨...

TÜV南德意志集团特地举办了一场电池技术研讨会,围绕电池市场发展趋势、电池认证与评测技术进行了深入探...

发表于 2014-06-20 18:17 447次阅读
TÜV南德意志集团成功举办电池认证与评测技术研讨...

如何做好电源电子设备的电磁兼容?

电子设备的广泛应用和发展,必然导致它们在其周围空间产生的电磁场电平的不断增加。也就是说,电子设备不可...

发表于 2014-05-14 11:47 916次阅读
如何做好电源电子设备的电磁兼容?