電磁界解析（EM） Insightsシリーズ

このページは、実際のデザイン上の問題を解決するために、Keysight EEsof EDA電磁界（EM）シミュレーション・ソフトウェア・ツールをどのように使用できるかについてのアプリケーション例を紹介します。各アプリケーション例で、特定のデザイン上の問題を表し、適切なKeysight 電磁界シミュレーション・ツールがデザインに有効であることを示します。

電磁界解析（EM） Insightsシリーズ
番号	タイトル	概要	サンプル画像
22	USB3.1 では、10 Gbpsの信号レートの利用が可能となり、基板やコネクタなど伝送特性が信号品質 (Signal Integrity: SI) に与える影響が顕著になります。このような高速デジタル信号の伝送特性を考慮した回路設計をすすめるには、各要素（基板、コネクタ、ケーブルなど）を考慮した形での正確な解析が不可欠です。　本事例では、3次元電磁界シミュレータEMPro FDTDを用いたUSB3.1 Type-Cコネクタの解析事例をご紹介いたします。コネクタの勘合状態(プラグ/レセプタクル)を解析することにより、より現実に近い形で信号評価が可能になります。
21	デジタル回路の高速化により、回路の微細化や、低消費電力化が進んでいます。これにともない、デジタル信号におけるノイズマージンが減少し、ノイズに対する対策が重要になっています。設計段階でノイズを考慮した設計、いわゆるEMIのシミュレーションを効果的に行うことが、設計サイクルの短縮に大きく貢献することになります。今回、日本ゴア株式会社様のご協力のもと、設計自由度が高く、リワークが容易な特長を持つ、GORE® SMT EMI Gaskets を用いて、SAE ARP-1705(Transfer Impedance Test Fixture)での、EMI対策部品のシールド性能のシミュレーション事例ご紹介いたします。
20	株式会社ワカ製作所様のご協力のもと、ミリ波帯同軸導波管変換器の解析を行いました。導波管構造は、周波数帯域が狭く柔軟性を持たせることが難しい構造です。ネットワークアナライザなどの測定器には、同軸構造が使われているため、それらを接続するために、同軸導波管変換器が使用されています。
19	信号の高速化、回路の高集積化にともない、基板、パッケージ、ＩＣ全体を統合させた状態での評価が重要になります。　実際には形状の合成が困難な為、実現されていないケースが多々ありますが、ADS2011マルチ・テクノロジー環境により、容易に形状統合ができ、全体の評価が行えるようになっています。　　更に、設計情報の共有も容易になっており、設計・効率の向上も可能となっています。
18	ボンディング・ワイヤを含む回路の評価では、フル3次元電磁界シミュレータを用いた解析が一般的でしたが、3次元プレナ電磁界シミュレータMomentumに、ボンディング・ワイヤの影響も取り込んだ解析に対応しており、多層パッケージなどと組み合わせた回路の評価が高速に行えます。
16	高速デジタル回路における高速伝送線路の設計では、シミュレーションを活用した解析が不可欠です。また同時に、効率的にシミュレーションを行うためには、実測による検証も考慮することが重要となります。本事例では、各種電磁界シミュレータ、回路シミュレータを実測と照合しながら、伝送特性評価をすすめる事例をご紹介いたします。
15	Display用の高速差動伝送ラインとして脚光をあびるAdvanced PPmLについて、ルネサスエレクトロニクス様よりご提供いただいたデータおよび評価結果を用い、キーサイト3次元プレナ電磁界シミュレータにて効率的に解析し、回路シミュレータADSによる伝送特性の検証までを行った事例をご紹介いたします。　電磁界解析においては、速度と精度はトレードオフの関係にありますが、各条件による速度、精度の考察も行っており、電磁界ツールの活用におけるヒントも盛り込ませて頂いています。
14	伝送効率、伝送距離の双方のニーズにマッチするシステム実現に向けた磁気共鳴による無線電力送信システムが脚光を浴びています。　本事例では共鳴型無線給電システムの特性評価をEMPro電磁界シミュレータを用いて行い、金属板挿入時の影響、リピータ・デバイス挿入時の効果も含めた解析などの応用例を、MITによる理論との比較などと共に紹介します。　更には、回路シミュレータ上に電磁界解析によるモデルを取り込み、システム全体の評価への展開方法について紹介しています。
13	パワーインテグリティの問題に際し、電源系のインピーダンスを解析するためには、パッケージ、パターン、ビアなど各要素の正確なモデリングが重要となります。　本事例ではSBGAパッケージの例を取り上げ、ADS レイアウトを介して回路レイアウト情報を流用し、EMPro上で3次元形状として電磁界解析した例を実測データとの比較と共に紹介しています。
12	このプレゼンテーションでは、欠陥接地構造(Defected Ground Structure :DGS) を題材とした解析例・実測との比較を紹介します。このテクノロジーは、グランド・プレーン上に意図的に欠陥構造を作成することにより生じるインダクタンス・キャパシタンスを利用し、マイクロストリップラインのインピーダンスをコントロールします。これによって従来に比べ大幅にサイズを削減しフィルタ特性を実現することに成功しています。
10	ADSでカスタム3次元電磁界コンポーネントを使用することで、デザインを3次元電磁界ツールにエクスポート／インポートせずに、メカニカル・シールドを持つRF/マイクロ波ボード／モジュールの性能を正確に予測できます。
9	3次元プレーナ電磁界シミュレーション・テクノロジーは、ほとんどの場合、ラミネート／LTCC／モジュール・アプリケーションに適しています。しかし、全波3次元電磁界シミュレーションの方がより正確な結果を得ることができる場合があります。アプリケーション例では、2種類のアプリケーションを紹介し、EMDS G2の利点を示します。
8	ソルダ／ウェーハ・バンプの普及は、3次元全波電磁界ツールが必要になるという、新しいデザイン上の問題をもらたらしています。アプリケーション例では、ADSのパラメータ化3Dコンポーネント・デザイン・キットにより、ソルダ・バンプなどの3Dコンポーネントを迅速にドローイングでき、他のスケマティック・コンポーネントとのコデザイン／最適化を実現できることを示します。この統合型の3次元電磁界デザイン・フローにより、サイクル時間を短縮し、ファースト・パス・デザインを実現できます。
7	今日の民生用エレクトロニクス市場で要求されている高速データ転送レートのために、PCBインタフェースへのSATA（Serial Advanced Technology Attachment）などのインターコネクト・デザインは無視できなくなりました。シグナル・インテグリティを正確に解析するには、SATAコネクタの電磁界効果（カップリング、クロストークなど）とボード・トレースを考慮する必要があります。アプリケーション例では、EMProを使用してSATAを解析し、その後、EMProシミュレーション・ファイルをデザイン・キットとしてADSにエクスポートします。このため、コネクタ・データは、他の回路コンポーネントとともにADSで、シグナル・インテグリティ解析用に再利用することができます。
6	高速コネクタの正確なモデリング／シミュレーションは、信号の高速伝送にとって非常に重要です。アプリケーション例では、タイム・ドメイン・ベースの電磁界シミュレータがコネクタの問題領域および不連続部の特定に有効であることを示します。この高速シミュレータにより、より良く理解するための複数のシミュレーションや、トランザクション全体での優れたインピーダンス・プロファイルの最適化を容易に実行できます。結果として、高性能コネクタのデザインを実現できます。
5	ボール・グリッド・アレイ（BGA）パッケージは、高密度、低熱抵抗、低インダクタンス・リードにより、高速デジタル・アプリケーション用の一般的なパッケージです。しかし、ICデザインでは、動作周波数とデータ・レートが高くなるにつれ、パッケージに起因する寄生成分のために、パッケージの電気性能を理解することが非常に重要となっています。アプリケーション例では、Momentumを使用して、BGAを高速かつ正確に解析して必要なパッケージ性能を１回で得る方法を示します。
4	コンタクタは、量産RFテスト・フィクスチャのコアで、RFテスト・システムをRFICパッケージに接続する最後のリンクとして機能します。以前は、量産コンタクタは主にデジタルICのテスト用に使用されていました。しかし、クロック速度が1 GHzが超え、ICの動作周波数が高速になると、コンタクタに起因する性能の低下を無視できなくなりました。アプリケーション例では、テスト性能全体（すなわち製品の歩留まり）に対するコンタクタの影響を迅速に解析するためにEMProが有効であることを示します。
3	多くの電磁界シミュレーション・テクノロジー／ツールが販売されていますが、アンテナのデザインに最適なものはどれでしょうか？アプリケーション例では、無線ネットワーク・カード・アンテナ・デザインでの、EMPro（Electromagnetic Professional）の使用法を示します。EMProの超高速シミュレーション機能により、構成やサイズがさまざまなアンテナのテスト／検証を迅速に実行できます。EMProの優れた表示機能は、アンテナの表面電流／電磁界パターンも表示でき、小型アンテナを効果的にデザインすることができます。
2	プレーナ・マイクロストリップ・プレーナ・パッチ・アンテナの主なボトルネックは、大型アレイ・アンテナを処理するための電磁界ソルバの容量と速度の問題です。アンテナがマルチ・バンド用の場合は、状況はさらに複雑です。以前は、アンテナの問題は通常、小さなサイズに分割して、後で統合（リニアに付加）しました。電磁界シミュレーションをフル・ストラクチャ・レベルで実行することはありませんでした。この方法では、大規模なストラクチャ・レベルでの結合は考慮されませんでした。アプリケーション例では、Momentumの新しい機能向上が、マイクロストリップ・パッチ・アンテナの大型アレイのデザインに有効であることをかを示します。
1	ICデザインは、パッケージ化されて初めて完成します。パッケージが動作する上限周波数はどの程度でしょうか？最終製品のコストを下げるために低コストのパッケージ・タイプを使用することは可能でしょうか？パッケージ・アイソレーションの性能はどの程度でしょうか？例として、アップ／ダウンコンバータICのRFへのLOリーケージ性能は、ICのアイソレーションだけでなく、パッケージにも左右されます。この例では、EMDS G2を使用して、3x3[mm]、16ピンのQFN（Quad Flat No Leads）パッケージを最適化し、周波数性能を向上させています。

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