3476|0

846

帖子

1

TA的资源

五彩晶圆(高级)

楼主
 

关于Full wave analysis [复制链接]

Full-wave Electromagnetic simulator FAQ
This FAQ provides some answers to the most common questions about circuit
 simulators and EM simulators. If you can't find the answer for your question
, please send it to blueflyer@my-deja.com I will try to add the question 
and answer to this page. 
-------------------------------------------------------------------------
-------

[Q] What is Full-Wave Electromagnetic simulator? 

[A] Full-wave Electromagnetic (EM) simulator is a computer program for simulating
 the EM wave propagation subject to different boundary conditions (different
 geometries). The full-wave simulator solves the Maxwell's equations either
 in frequency domain or in time domain. 

[Q] Why we need Full-Wave Electromagnetic simulator? 

[A] The law of natural tells us that the behavior of an object depends on
 the electrical size instead of physical size. Suppose we have a piece of
 metal of arbitrary shape. For very low frequencies (with respect to the 
size of the metal), the voltage and current are approximately the same. But
 when the frequency becomes higher, the behavior of the metal becomes very
 complicated. A good example is a piece of metal with a cross on top of a
 ground plane. Depending on the frequency, this configuration can be a short
 circuit, a low-pass filter, or even an antenna. Since it's not easy to predict
 the high-frequency behavior by looking at it directly, a full-wave simulator
 which directly solves the Maxwell equations is necessary. 

[Q] It seems Full-Wave Electromagnetic simulators are getting popular these
 days, are they new? 

[A] No, they are probably older than your father. The Full-wave methods have
 been there for many years. 

[Q] If they have been around for a long time, why weren't they widely used
 before? 

[A] The reason is very simple -- computer technology. Full-wave EM simulators
 require lots of computational powers and resources which were not available
 cheaply 10 years ago. 

[Q] Is there Half-wave Electromagnetic simulator? 

[A] Probably not. But there are some other types of methods such like quasi
-static analysis which simplifies the circuit by its static behavior and 
extends the static model to high frequency. These methods were popular twenty
 years ago but the accuracy depends on many factors (which means it's not
 easy to do). 

[Q] How about popular software packages such like EEsof Libra and MDS? they
 can do high frequency simulation too! 

[A] The popular simulators such like Libra and MDS are what EM society referred
 as circuit simulators. This type of simulators treats a component as a network
 of lumped element (capacitor, inductor, resistor...) in time domain or frequency
 domain. By connecting all the components with their network expressions,
 the response of the entire circuit can be obtained by solving the resultant
 network. The advantage of this method is that it is much faster than solving
 the circuit using full-wave simulators. 

[Q] I am confused! You said the circuit simulators replace the circuit components
 by their network expression, then why I need full-wave simulator? 

[A] The question is how do we obtain the network expression for each component
? There are several ways, one way is to measure circuits with various parameters
 and then find the network expression. You can easily see how much effort
 and money have to be put there to get an accurate network expression. Another
 way is use the full-wave simulator and let the computer do it!! 

[Q] So does that mean the circuit simulator must have the network expression
 before we can use it to simulate the circuit? 

[A] You've got it!! 

[Q] Now I understand, if the circuit components that I want to use can not
 be found in the circuit simulator's library, then I must use EM simulator
 to get the network expression! 

[A] Not necessasarily, you can try to find the formula or equivalent circuit
 expression from somewhere and put those into the circuit simulator. If you
 can't find reliable one, then the good way is to use EM simulator to obtain
 the network expression (which is easier than building thousands of circuits
 and measuring those). 

[Q] What's the advantage and disadvantage for both circuit simulator and 
EM simulator? 

[A] This will be general only, don't be too picky! 

Circuit Simulator -- Much faster, can do linear, nonlinear simulations, optimizations
. But its accuracy depends on the circuit component models, and it might 
have problem for the circuits with strong coupling and radiation. 

EM simulator -- Slow, computationally hungry, may have problem for large 
circuits. But it's more accurate! 

[Q] Do I need to have both simulators? 

[A] This is the most common question people ask! The answer is that both 
simulators are necessary for a sophisticated high-frequency circuit design
!! But if you are only designing circuits with very traditional circuit components
 for which you can easily find in circuit simulator, and then you might not
 need EM simulator. But if you are only designing non-traditional components
 for which you can't find in the circuit simulator, then what you need is
 an EM simulator 

[Q] If I only use the circuit provided by the circuit simulator, no non-traditional
 circuit components, then I don't have to use EM simulator, is this correct


[A] Yes, if you can make sure that you will never use non-traditional circuit
 components and the circuit components are placed far enough and no housing
, crosstalk effects..... Also you have to be careful about the accuracy of
 the circuit component models since most of the models have limitations such
 as they are only valid within a certain frequency range, for some certain
 substrate thicknesses and dielectric constants. Be sure to check the manual
 came with the circuit simulator. If you can not be so sure that the model
 is valid for your purpose, EM simulator is necessary for getting the information


[Q] Can you show some real examples on the necessity of full-wave simulator


[A] Sure, there are tons of them. One example is that one day I was sitting
 in a talk; the speaker was working in a very famous semiconductor company
 doing power amplifier design. PA design is typically very difficult, but
 he mentioned that he simulated the entire circuit thoroughly using full-
wave simulations to take all the parasitic effects into account and put all
 the info into circuit simulator. The result was quite good compared to measured
 result. Another example that I heard is an EM guy joined an RFIC research
 group and discovered that all the planar spiral inductors (on CMOS) that
 the group used before were all wrong since they didn't use full-wave simulator
, and the measurements showed the same thing. 

[Q] So what's the conclusion? 

[A] Full-wave simulator simulates the EM wave propagating in the circuit 
(usually a small portion of the entire big circuit) and gets the solution
. Circuit simulator uses the information obtained from full-wave simulator
 and connects hundreds of them to get the solution for the entire circuit
!! Which one to choose depends on the circuits you are designing!! 
此帖出自RF/无线论坛
点赞 关注
个人签名生活就是一场真人秀!
 

回复
举报
您需要登录后才可以回帖 登录 | 注册

随便看看
查找数据手册?

EEWorld Datasheet 技术支持

相关文章 更多>>
快速回复 返回顶部 返回列表