Возможности программного обеспечения компании Mentor Graphics в области трехмерного моделирования электромагнитных полей электронных устройств и систем | Статья в сборнике международной научной конференции

Библиографическое описание:

Карабан В. М., Краюхин А. С., Севастьянов Р. С. Возможности программного обеспечения компании Mentor Graphics в области трехмерного моделирования электромагнитных полей электронных устройств и систем [Текст] // Технические науки: теория и практика: материалы II Междунар. науч. конф. (г. Чита, январь 2014 г.). — Чита: Издательство Молодой ученый, 2014. — С. 3-5. — URL https://moluch.ru/conf/tech/archive/88/4583/ (дата обращения: 17.11.2018).

Представлен состав и основные функциональные возможности программного обеспечения HyperLynx 3D EM (IE3D) компании Mentor Graphics для трёхмерного моделирования электромагнитных полей электронных устройств и систем.

Ключевые слова: электронные устройства и системы, электромагнитные поля, трехмерное моделирование, Mentor Graphics, HyperLynx 3D EM, IE3D.

С усложнением алгоритмов функционирования радиоэлектронных функциональных узлов, увеличением быстродействия, повышением плотности компоновки печатных плат и прокладки трасс печатного монтажа обостряется проблема проектирования электронных устройств и систем, обеспечения целостности сигналов, целостности питания и электромагнитной совместимости. При традиционных «ручных» способах ведения проекта неизбежна стадия физического моделирования (макетирования). Современные программные комплексы дают возможность существенно ускорить и сократить затраты на верификацию проекта за счет развитых подсистем моделирования функций, заложенных в проект разработчиком, а также оценки паразитных эффектов в схеме и печатной плате проектируемого изделия.

Компания Mentor Graphics, являющаяся одним из мировых лидеров в области разработки и распространения средств автоматизации проектирования электронных систем и программного обеспечения. Приоритетными направлениями развития средств проектирования, поставляемых Mentor Graphics, являются комплексные маршруты проектирования, функциональной и физической верификации систем, печатных плат и интегральных схем и многое другое [1, 2].

HyperLynx 3D EM (ранее известен как IE3D) — полноволновой (full-wave) симулятор [3], который хорошо известен своей скоростью, точностью результатов моделирования, а также меньшим потреблением оперативной памяти с момента своего создания в 1992 году. HyperLynx 3D EM использует неоднородные сетки и аппроксимацию кривыми. Автоматически извлекает необходимые данные из файлов топологии печатной платы или корпуса интегральной микросхемы. HyperLynx 3D EM обеспечивает генерацию моделей S-параметров многопортовых компонентов (формат Touchstone), и широкополосных RCLK Spice моделей, которые можно использовать для проведения анализа во временной и частотной областях. Полученные модели могут использоваться в HyperLynx SI&PI [1, 2], для проведения анализа целостности сигналов и питания. Он используется для решения широкого круга задач: от структур на уровне компонентов до разработки на системном уровне. HyperLynx 3D EM позволяет моделировать соединительные элементы корпусов и плат, включая соединительные шины, переходные отверстия, шариковые и столбиковые выводы, слои диэлектрика и т. д. В сочетании с прочими полезными программами, включенными в состав IE3D System Design EM, IE3D также применяется для анализа ВЧ/СВЧ электронных схем, оптимизации конструкции, параметризации геометрии в режиме реального времени и прочего. Многие разработчики и исследователи используют IE3D для прототипирования, моделирования, а также проверки своих разработок.

Состав программного комплекса HyperLynx 3D EM (IE3D) [3]:

MGRID — это основной продукт данного комплекса, редактор топологии для создания различных структур. Позволяет пользователям создавать и редактировать различные структуры, состоящие из многоугольников и вершин. Позволяет полностью контролировать точную форму и положение конкретной геометрической модели. Начиная с версии 14, MGRID переименован в IE3D EM Design System. Он включает в себя встроенный редактор топологии, средства отображение и пост-процессорной обработки S-параметров, средства отображения распределения тока, отображение и пост-процессорная обработка полей ближней и дальней зоны. Так же имеется модуль FastEM Design Kit для полно-волновой ЭМ подстройки и оптимизации в режиме реального времени.

IE3DLibrary — этообъектно-ориентированный редактор топологии и схемотехники, предназначенный для моделирования и редактирования параметризированной геометрической модели [4]. С введением Fast EM Design Kit, возможность параметризации геометрии, доступная в редакторе MGRID, является ключевой для полно-волнового анализа. Однако степень параметризации в MGRID ограничена уровнем многоугольников и вершин. Параметризация более высокого уровня доступна в IE3DLibrary. Для большей гибкости, в IE3D реализованы булева геометрия и пустые множества. Новые возможности позволяют с помощью IE3DLibrary реализовать более сложные параметризированные модели. Так же IE3DLibrary относительно прост в работе, поскольку содержит лишь небольшое число команд.

AGIF — средство IE3D-SI моделирования, с помощью которого можно создавать 3D модели напрямую из GDSII-файлов, Cadence Virtuoso и Cadence Allegro [5].

IE3DOS — ЭМ-симулятор или ядро ЭМ-симулятора для численного анализа. Представляет собой приложение в виде командной строки DOS. Обычно программа запускается для ЭМ анализа в фоновом режиме и не видна пользователям, однако в 64-разрядных системах данное приложение способно анализировать более сложные структуры.

MODUA — это схемотехнический редактор для отображения параметров и анализа узловых схем. Большинство возможностей данного модуля интегрировано в MGRID начиная с 14 версии. Тем не менее, смешанный ЭМ и схемный анализ все еще остаются уникальной особенностью данного модуля, в то время как отображение S-параметров и пост-процессорная обработка теперь доступны в MGRID версии 14.

PATTERNVIEW — это модуль пост-процессорной обработки для отображения диаграммы направленности и последующей ее обработки.

ADIX — опциональный преобразователь форматов ACIS/DXF/GDSII/GERBER. Весь функционал данного модуля интегрирован в MGRID для тех пользователей, которые выбрали данную опцию.

В IE3DLibrary интегрированы следующие модули: FilterSyn (моделирование и синтез фильтров) [6] и SpiralSyn (моделирование и синтез спиралей) [7].

FilterSyn обладает следующими полезными функциями [6]:

-        использует точные аналитические модели;

-        поддерживает низкочастотные, полосовые и режекторные фильтры;

-        покрывает коаксиальные, микрополосковые, полосковые/LTCC линии, а так же близкие к полосковым структуры;

-        проводит быстрый анализ и синтез;

-        обладает встроенным оптимизатором генетического алгоритма;

-        имеет дружественный графический пользовательский интерфейс;

-        создает фильтры и экспортирует их в HyperLynx 3D EM (IE3D);

-        так же может быть вызван из топологии фильтра;

-        протестирован с помощью обширных экспериментов.

FilterSyn в настоящее время позволяет создавать 25 вариантов коаксиальных, микрополосковых, полосковых/LTCC, полосковообразных фильтров.

SpiralSyn имеет следующие особенности [7]:

-        выполняет электромагнитное моделирование и синтез, используя HyperLynx 3D EM (IE3D);

-        создает спиральные объекты и экспортирует их в HyperLynx 3D EM (IE3D).

SpiralSyn в настоящее время поддерживает работу со множеством спиралевидных структур (от катушек индуктивностей до трансформаторов), а также межпальцевых и металл-изолятор-металл (metal-insulator-metal, MIM) конденсаторов.

Функциональная схема базового маршрута электромагнитного анализа средствами HyperLynx 3D EM приведена на рис. 1.

Рис. 1. Функциональная схема базового маршрута IE3D ЭМ анализа

Литература:

1.                  Возможности программного обеспечения компании Mentor Graphics в области пост-топологического анализа электронных модулей / Карабан В. М., Краюхин А. С., Севастьянов Р. С. // Научная сессия ТУСУР–2013: Материалы Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых, Томск, 15–17 мая 2013 г. — Томск: В-Спектр, 2013. — Т.3. — С.39–42.

2.                  Возможности программного обеспечения компании Mentor Graphics в области пред-топологического анализа электронных модулей / Карабан В. М., Краюхин А. С., Севастьянов Р. С. //Научная сессия ТУСУР–2013: Материалы Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых, Томск, 15–17 мая 2013 г. — Томск: В-Спектр, 2013. — Т.3. — С.42–45.

3.                  HyperLynx 3D EM User’s Manual. Software Version 15.2 / Mentor Graphics Corporation. — 2012. — P.658.

4.                  HyperLynx 3D EM Library Manual. Software Version 15.2 / Mentor Graphics Corporation. — 2012. — P.69.

5.                  HyperLynx 3D EM Designer. AGIF Manual. Automatic Geometry to HyperLynx 3D EM Flow. Release 15.2 / Mentor Graphics Corporation. — 2012. — P.100.

6.                  HyperLynx 3D EM. FilterSyn Windows User’s Manual. Software Version 15.2 / Mentor Graphics Corporation. — 2012. — P.30.

7.                  HyperLynx 3D EM. SpiralSyn for Windows User’s Manual. An IE3DLibrary Spiral Module. Software Version 15.2 / Mentor Graphics Corporation. — 2012. — P.18.



[1] Работа выполнена в рамках реализации гранта Президента РФ №МК-2474.2013.8.

Основные термины (генерируются автоматически): MGRID, LTCC, трехмерное моделирование, реальное время, программное обеспечение, пост-процессорная обработка, печатная плата, геометрическая модель, базовый маршрут, функциональная схема.

Ключевые слова

трехмерное моделирование, электронные устройства и системы, электромагнитные поля, Наставник графики, HyperLynx 3D EM, IE3D., Mentor Graphics

Похожие статьи

Пример построения виртуальной 3D-модели учебного заведения

Основные термины (генерируются автоматически): этап, модель, учебное заведение, компьютерное моделирование, программное обеспечение, помощь инструмента, вид модели, оптимальное проектирование, окончательный вариант, печатная продукция.

3D моделирование в промышленной сфере | Статья в журнале...

С развитием новых электронных технологий появилось более развитое программное обеспечение в области телекоммуникаций и систем

Зачем нужно брать трехмерную модель чего-то и делать из нее реальный предмет? Оказывается, применений хватает.

3D-моделирование | Статья в журнале «Молодой ученый»

3D-моделирование состоит в процессе создания трёхмерного графического объекта, с целью его дальнейшего использования.

Рис. 2. Трёхмерная модель фена в разобранном состоянии. В данном программном обеспечении может осуществляться не только инженерная идея, но и...

Компьютерное моделирование гидравлических систем

Построена математическая модель типовой гидравлической системы, Построение и исследование программных моделей

; , где ρ — плотность жидкости, , - геометрические высоты емкостей, PN — давление газа в пустой емкости, H1 и H2 — уровни жидкости в ёмкостях.

Разработка программы трёхмерного отображения результатов...

Так как это информация о взаимном перемещении объектов, то воспринимать её в виде генерируемой в реальном времени трехмерной

Целью такого моделирования является анализ работы, во-первых, алгоритмов обработки видеопотока, а во-вторых, проработка...

Приборно-технологическое моделирование как метод...

моделирование, модель, адекватность модели, этап проектирования, построение модели, корректировка модели, задача типа, программное

Трёхмерное изображение на плоскости отличается от двухмерного тем, что включает построение геометрической проекции...

Информационное многомерное моделирование объектов...

Кроме того, помимо простых геометрических параметров в информационной модели здания

Предоставляет возможности трехмерного моделирования элементов здания и плоского

Поэтому применение технологии, называемой предварительной фоновой обработкой данных...

Моделирование технических систем в среде Unity 3D

В статье предложена концепция трёхмерного моделирования технических систем и процессов с помощью программных средств разработки

Для построения цифровой модели местности система позволяет различным образом выполнить геометрические построения.

Создание численной модели индукционно нагревательной...

Время нагрева, с. 509. Работа в предпроцессоре программного пакета FLUX.

При построении модели используются единичные геометрические объекты.

В третьем файле сохраняется вся информация об электрических схемах.

Обработка результатов в постпроцессоре программного пакета FLUX.

Оптимизация времени проектирования с использованием...

В настоящее время все существующее программное обеспечение автоматизированного проектирования принято классифицировать

На среднем уровне располагаются программные комплексы, которые позволяют создавать трехмерную геометрическую модель...

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Пример построения виртуальной 3D-модели учебного заведения

Основные термины (генерируются автоматически): этап, модель, учебное заведение, компьютерное моделирование, программное обеспечение, помощь инструмента, вид модели, оптимальное проектирование, окончательный вариант, печатная продукция.

3D моделирование в промышленной сфере | Статья в журнале...

С развитием новых электронных технологий появилось более развитое программное обеспечение в области телекоммуникаций и систем

Зачем нужно брать трехмерную модель чего-то и делать из нее реальный предмет? Оказывается, применений хватает.

3D-моделирование | Статья в журнале «Молодой ученый»

3D-моделирование состоит в процессе создания трёхмерного графического объекта, с целью его дальнейшего использования.

Рис. 2. Трёхмерная модель фена в разобранном состоянии. В данном программном обеспечении может осуществляться не только инженерная идея, но и...

Компьютерное моделирование гидравлических систем

Построена математическая модель типовой гидравлической системы, Построение и исследование программных моделей

; , где ρ — плотность жидкости, , - геометрические высоты емкостей, PN — давление газа в пустой емкости, H1 и H2 — уровни жидкости в ёмкостях.

Разработка программы трёхмерного отображения результатов...

Так как это информация о взаимном перемещении объектов, то воспринимать её в виде генерируемой в реальном времени трехмерной

Целью такого моделирования является анализ работы, во-первых, алгоритмов обработки видеопотока, а во-вторых, проработка...

Приборно-технологическое моделирование как метод...

моделирование, модель, адекватность модели, этап проектирования, построение модели, корректировка модели, задача типа, программное

Трёхмерное изображение на плоскости отличается от двухмерного тем, что включает построение геометрической проекции...

Информационное многомерное моделирование объектов...

Кроме того, помимо простых геометрических параметров в информационной модели здания

Предоставляет возможности трехмерного моделирования элементов здания и плоского

Поэтому применение технологии, называемой предварительной фоновой обработкой данных...

Моделирование технических систем в среде Unity 3D

В статье предложена концепция трёхмерного моделирования технических систем и процессов с помощью программных средств разработки

Для построения цифровой модели местности система позволяет различным образом выполнить геометрические построения.

Создание численной модели индукционно нагревательной...

Время нагрева, с. 509. Работа в предпроцессоре программного пакета FLUX.

При построении модели используются единичные геометрические объекты.

В третьем файле сохраняется вся информация об электрических схемах.

Обработка результатов в постпроцессоре программного пакета FLUX.

Оптимизация времени проектирования с использованием...

В настоящее время все существующее программное обеспечение автоматизированного проектирования принято классифицировать

На среднем уровне располагаются программные комплексы, которые позволяют создавать трехмерную геометрическую модель...

Задать вопрос