对于某些薄层结构,比如 PCB 叠层结构是介质 - Copper - 介质 - Copper - 介质这样的多层结构;或者 PCB 上的一对差分信号线,采用六面体网格进行网格剖分。运行仿真之后,在网格视图中可能会出现下图红框所示的警告信息:Some mesh edges are represented in staircase mode and have been filled with PEC/PTC。它表示由于六面体网格过于稀疏,存在阶梯网格或者在相邻两个导体间的一些网格被 PEC 填充了,可能会导致短路。所以一旦出现此信息提示,我们必须检查并改进,确保这些被 PEC 填充的网格不会对仿真带来影响。
警告信息中的 PEC 是指理想电导体,PTC(Perfect Thermal Conductor)是理想热导体,电磁仿真时会用到 PEC,不会用到 PTC 材料(热仿真时会使用到 PTC)。
此警告信息也会显示在信息窗口中,点击 More 可以查看帮助文档中的相应说明。警告信息如下图所示,根据模型和设置不同,被 PEC 填充的网格数目也会不同。
在 2022 版 CST 中,可以很方便定位被 PEC 填充的网格。仿真完成后,依次点击 Navigation Tree > Mesh > Information > PBA > Metal Filled,即可在网格视图中查看被 PEC 填充的网格,这些网格会以浅蓝色线框的形式显示出来,如下图所示。我们还可以通过按住 Shift+空格的方式自动放大,以便查看这些有问题的网格区域。
出现此类警告说明剖分的六面体网格比较稀疏,轻则稍微影响仿真结果的精度;重则导致两
个相邻的金属结构短路,从而仿真结果偏差很大。在上图所示的差分对模型中,由于某些网格被PEC 填充,导致两根差分线之间出现了短路的情况,改变了电气连接,对于这种情况我们一定要通过加密网格来消除这个警告。
首先更改全局网格设置:点击 Home 选项卡下的 Global Properties 图标,打开 Mesh Properties -Hexahedral 对话框,增加 Cells per wavelength 栏、Cells per max model box edge 栏和 Fraction of maximum cell near to model 栏中的数值来加密全局网格,加密后的网格属性如下图所示:
如果加密全局网格后仍出现网格被 PEC 填充的警告,则可以再进一步设置局部网格加密。选中需要局部加密的结构(两根差分线),然后点击鼠标右键,在弹出的菜单中选择 Local mesh Properties,打开局部网格对话框,在 x 轴和 y 轴方向上将网格步长设为 0.5mm,如下图所示:
进行全局网格加密和局部网格加密后,网格视图如下图所示,加密后不再出现网格被 PEC 填充的警告。可以看到两根差分线之间的区域进行了精细的网格剖分,基于此网格可以得到准确可靠的仿真结果。请注意,此示例仅用于展示如何解决网格被 PEC 填充的问题。实际仿真时加密应适当,不然可能导致网格数量过多,从而仿真时间过长。
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