电性模拟的激发源规划方法及其系统

技术领域

本发明涉及一种电性模拟的激发源规划方法及其系统，且特别是涉及一种基于三维电磁模拟软件的电性模拟的激发源规划方法及其系统。

背景技术

高速信号(例如：PCIe4、USB3.2或Thunderbolt通信协定)或是RF信号的电性模拟为求准确性一般皆是使用三维电磁模拟软件进行模拟。常见模拟工具为ANSYS HFSS模拟软件与CST模拟软件。HFSS(High Frequency Structure Simulator)是Ansoft公司推出的三维电磁模拟软件。随着HFSS的功能与应用越来越多且其所建构的模型越来越复杂，在一个建构程序中常常需要耗费电性模拟工程师大量的时间与精力去设定激发源的位置，其中激发源会影响到能量传递的流动回路，并影响最终模拟结果的精确度。

电性模拟工程师依据先前的操作经验使用HFSS模拟软件，并手动建立激发源的物件、删除不正确的物件或增加新物件。久而久之，如此繁琐耗时的动作，容易造成人为上的失误并降低最终模拟结果的精确度。

有鉴于此，针对上述HFSS模拟软件所存在的问题点，如何建立一种基于HFSS模拟软件的自动化方案，以实现自动规划激发源并保持高精确度的模拟结果，实为民众所殷切企盼，亦是相关业者须努力研发突破的目标及方向。

发明内容

因此，本发明提供一种电性模拟的激发源规划方法及其系统，其通过将电性模拟工程师的经验给予程序化，以驱动HFSS模拟软件自动规划出激发源各种可能的回流路径的位置。此外，本发明利用自动的方式生成理想电导体(Perfect Electric Conductor，PEC)与Excitation的物件以进行电性模拟。

本发明一态样的一实施方式提供一种电性模拟的激发源规划方法，用以规划一激发源。电性模拟的激发源规划方法包含一布局导入步骤、一端口建立步骤及一模型产生步骤。布局导入步骤驱动一运算处理单元将存储于一存储器的一印刷电路板布局导入至一电磁模拟软件模块。印刷电路板布局包含一信号层与一主接地层。端口建立步骤驱动运算处理单元执行电磁模拟软件模块，使电磁模拟软件模块设定激发源垂直设置于信号层与主接地层之间。模型产生步骤驱动运算处理单元执行电磁模拟软件模块，使电磁模拟软件模块依据激发源进行电性模拟而产生对应于印刷电路板布局的一三维模拟模型。在端口建立步骤中，当信号层未电性连接至主接地层时，电磁模拟软件模块执行一延伸步骤。延伸步骤提供一第一金属单元连接于信号层并重新设定激发源垂直设置于第一金属单元与主接地层之间，使信号层电性连接至主接地层。

借此，本发明的电性模拟的激发源规划方法驱动电磁模拟软件模块自动地将激发源设置于可使信号层与主接地层形成一回路的位置，进而减少电性模拟工程师的手动操作时间，且增进模拟结果的精确度。

依据前述实施方式的其他实施例如下：前述第一金属单元具有一长度。电磁模拟软件模块包含一长度门槛值。第一金属单元的长度小于等于长度门槛值。

依据前述实施方式的其他实施例如下：前述信号层包含一信号垫。电磁模拟软件模块设定第一金属单元连接于信号垫的一第一表面、一第二表面或一第三表面。

依据前述实施方式的其他实施例如下：前述信号层还包含多个接地垫。在延伸步骤中，当信号垫未通过第一金属单元电性连接至主接地层时，电磁模拟软件模块执行一桥接端口建立步骤。桥接端口建立步骤重新设定激发源水平设置于信号垫与其中一接地垫之间，使信号垫电性连接至前述其中一接地垫。

依据前述实施方式的其他实施例如下：前述电磁模拟软件模块依据一元件数据库设定激发源水平设置于信号垫与前述其中一接地垫之间。

依据前述实施方式的其他实施例如下：在前述桥接端口建立步骤中，当信号垫未电性连接至前述其中一接地垫时，电磁模拟软件模块执行一L型端口建立步骤。L型端口建立步骤提供一第二金属单元水平连接于主接地层，并重新设定激发源垂直设置于信号垫与第二金属单元之间，使信号层电性连接至主接地层。

依据前述实施方式的其他实施例如下：在前述L型端口建立步骤中，当信号垫未通过第二金属单元电性连接至主接地层时，电磁模拟软件模块执行一指型端口建立步骤。指型端口建立步骤提供一第三金属单元垂直设置于前述其中一接地垫，然后提供一第四金属单元水平设置于第三金属单元，并重新设定激发源垂直设置于第四金属单元与信号垫之间，使信号垫电性连接至前述其中一接地垫。

本发明另一态样的一实施方式提供一种电性模拟的激发源规划系统，用以规划一激发源。电性模拟的激发源规划系统包含一存储器与一运算处理单元。存储器用以存取一印刷电路板布局与一电磁模拟软件模块。印刷电路板布局包含一信号层与一主接地层。运算处理单元电性连接存储器，并经配置以实施一布局导入步骤、一端口建立步骤及一模型产生步骤。布局导入步骤是将存储于存储器的印刷电路板布局导入至电磁模拟软件模块。端口建立步骤是执行电磁模拟软件模块，使电磁模拟软件模块设定激发源垂直设置于信号层与主接地层之间。模型产生步骤是执行电磁模拟软件模块，使电磁模拟软件模块依据激发源进行电性模拟而产生对应于印刷电路板布局的一三维模拟模型。在端口建立步骤中，当信号层未电性连接至主接地层时，电磁模拟软件模块执行一延伸步骤。延伸步骤提供一第一金属单元连接于信号层并重新设定激发源垂直设置于第一金属单元与主接地层之间，使信号层电性连接至主接地层。

借此，本发明的电性模拟的激发源规划系统通过将人为设定激发源的方式给予程序化，以使电磁模拟软件模块自动地将激发源设置于可使信号层与主接地层形成一回路的位置，进而自动生成三维模拟模型。

依据前述实施方式的其他实施例如下：前述第一金属单元具有一长度。电磁模拟软件模块包含一长度门槛值。第一金属单元的长度小于等于长度门槛值。

依据前述实施方式的其他实施例如下：前述信号层包含一信号垫。电磁模拟软件模块设定第一金属单元连接于信号垫的一第一表面、一第二表面或一第三表面。

附图说明

为让本发明的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附图示的说明如下：

图1绘示依照本发明一第一实施例的电性模拟的激发源规划方法的流程示意图；

图2绘示图1的端口建立步骤中印刷电路板布局的立体图；

图3绘示依照本发明一第二实施例的电性模拟的激发源规划方法的流程示意图；

图4绘示图3的端口建立步骤、桥接端口建立步骤及模型产生步骤的流程示意图；

图5A绘示图4的偏移步骤中印刷电路板布局的立体图；

图5B绘示图4的偏移步骤中印刷电路板布局的另一立体图；

图6A绘示图4的延伸步骤中印刷电路板布局的立体图；

图6B绘示图4的角度找寻步骤中印刷电路板布局的立体图；

图7绘示图3的桥接端口建立步骤、L型端口建立步骤及模型产生步骤的流程示意图；

图8A绘示图7的指定设置步骤中印刷电路板布局的立体图；

图8B绘示图7的对向设置步骤中印刷电路板布局的立体图；

图9绘示图3的L型端口建立步骤、指型端口建立步骤、终止步骤及模型产生步骤的流程示意图；

图10绘示图9的L型端口建立步骤中印刷电路板布局的立体图；

图11绘示图9的指型端口建立步骤中印刷电路板布局的立体图；以及

图12绘示依照本发明一第三实施例的电性模拟的激发源规划系统的方框示意图。

其中，附图标记说明如下：

10：电性模拟的激发源规划方法

S1：布局导入步骤

S2：端口建立步骤

S21：中心设置步骤

S211，S411，S511，S611：检测步骤

S22：偏移步骤

S23：延伸步骤

S24，S43：角度找寻步骤

S3：模型产生步骤

S4：桥接端口建立步骤

S41：指定设置步骤

S42：对向设置步骤

S5：L型端口建立步骤

S6：指型端口建立步骤

S7：终止步骤

100，100a，100b，100c，100d，100e，100f，100g，100h：印刷电路板布局

110：信号层

111：信号垫

1111：第一表面

1112：第二表面

1113：第三表面

112，113，114：接地垫

120：主接地层

130：激发源

141：第一金属单元

142：第二金属单元

143：第三金属单元

144：第四金属单元

200：电性模拟的激发源规划系统

210：存储器

211：电磁模拟软件模块

220：运算处理单元

230：三维模拟模型

T：中切线

H：通孔

L：长度

X，Y：轴

具体实施方式

以下将参照图示说明本发明的多个实施例。为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本发明。也就是说，在本发明部分实施例中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化图示起见，一些现有惯用的结构与元件在图示中将以简单示意的方式绘示；并且重复的元件将可能使用相同的编号表示。

此外，本文中当某一元件(或单元或模块等)“连接/连结”于另一元件，可指所述元件是直接连接/连结于另一元件，亦可指某一元件是间接连接/连结于另一元件，意即，有其他元件介于所述元件及另一元件之间。而当有明示某一元件是“直接连接/连结”于另一元件时，才表示没有其他元件介于所述元件及另一元件之间。而第一、第二、第三等用语只是用来描述不同元件，而对元件本身并无限制，因此，第一元件亦可改称为第二元件。且本文中的元件/单元/电路的组合非此领域中的一般周知、常规或现有的组合，不能以元件/单元/电路本身是否为现有，来判定其组合关系是否容易被技术领域中的通常知识者轻易完成。

请一并参照图1与图2，其中图1绘示依照本发明一第一实施例的电性模拟的激发源规划方法10的流程示意图；以及图2绘示图1的端口建立步骤S2中印刷电路板布局100的立体图。如图所示，电性模拟的激发源规划方法10用以规划一激发源130，且包含布局导入步骤S1、端口建立步骤S2及模型产生步骤S3。

布局导入步骤S1驱动一运算处理单元将存储于存储器的一印刷电路板布局100(PCB Layout)导入至一电磁模拟软件模块。电磁模拟软件模块可为一HFSS软件并用以对印刷电路板布局100进行电性模拟。印刷电路板布局100包含一信号层110与一主接地层120，且信号层110包含一信号垫111。

端口建立步骤S2驱动运算处理单元执行电磁模拟软件模块，使电磁模拟软件模块设定激发源130垂直设置于信号层110的信号垫111与主接地层120之间。

模型产生步骤S3驱动运算处理单元执行电磁模拟软件模块，使电磁模拟软件模块依据激发源130进行电性模拟而产生对应于印刷电路板布局100的一三维模拟模型。借此，本发明的电性模拟的激发源规划方法10驱动电磁模拟软件模块自动地将激发源130设置在可使信号层110的信号垫111与主接地层120形成一回路的位置，进而减少电性模拟工程师的手动操作时间，且避免人为失误而增进三维模拟模型对于印刷电路板布局100的模拟精确度。

请一并参照图3至图6B，其中图3绘示依照本发明一第二实施例的电性模拟的激发源规划方法10a的流程示意图；图4绘示图3的端口建立步骤S2、桥接端口建立步骤S4及模型产生步骤S3的流程示意图；图5A绘示图4的偏移步骤S22中印刷电路板布局100a的立体图；图5B绘示图4的偏移步骤S22中印刷电路板布局100b的另一立体图；图6A绘示图4的延伸步骤S23中印刷电路板布局100c的立体图；以及图6B绘示图4的角度找寻步骤S24中印刷电路板布局100d的立体图。具体而言，电性模拟的激发源规划方法10a包含步骤布局导入步骤S1、端口建立步骤S2、模型产生步骤S3、桥接端口建立步骤S4、L型端口建立步骤S5、指型端口建立步骤S6及终止步骤S7。此外，端口建立步骤S2可包含中心设置步骤S21、多个检测步骤S211、偏移步骤S22、延伸步骤S23及角度找寻步骤S24。

在中心设置步骤S21中，电磁模拟软件模块设定激发源130沿中切线T连接于信号垫111(如图2所示)。接着，电磁模拟软件模块执行检测步骤S211。

在检测步骤S211中，电磁模拟软件模块检测信号垫111是否电性连接至主接地层120。当信号垫111电性连接至主接地层120时，电磁模拟软件模块执行模型产生步骤S3。当信号垫111未电性连接至主接地层120或是信号垫111与主接地层120上方的其他金属层以及其他金属线路短路时，电磁模拟软件模块执行偏移步骤S22。

在偏移步骤S22中，电磁模拟软件模块设定激发源130以中切线T为基准连接于信号垫111的二侧(如图5A与图5B所示)，并接续执行检测步骤S211。当信号垫111电性连接至主接地层120时，电磁模拟软件模块执行模型产生步骤S3。当信号垫111仍未电性连接至主接地层120或是信号垫111对应至主接地层120的区域为一通孔H(如图6A或图6B所示)时，电磁模拟软件模块执行延伸步骤S23。

在延伸步骤S23中，电磁模拟软件模块提供第一金属单元141连接于信号垫111并重新设定激发源130垂直设置于第一金属单元141与主接地层120之间，使信号层110的信号垫111电性连接至主接地层120(如图6A所示)，并接续执行检测步骤S211。其中，第一金属单元141可为一理想电导体，并具有长度L。当信号垫111通过第一金属单元141电性连接至主接地层120时，电磁模拟软件模块执行模型产生步骤S3。特别的是，电磁模拟软件模块可包含长度门槛值并设定长度门槛值为20毫英寸(20mil)，但本发明不限于此。第一金属单元141的长度L小于等于长度门槛值。因此，当信号垫111未通过第一金属单元141电性连接至主接地层120时，电磁模拟软件模块执行角度找寻步骤S24。

在角度找寻步骤S24中，电磁模拟软件模块重新设定第一金属单元141连接于信号垫111的第一表面1111、第二表面1112或第三表面1113(如图6B所示)，并接续执行检测步骤S211。详细地说，电磁模拟软件模块重新设定第一金属单元141连接于信号垫111的所有方向或角度的表面，并重新设定激发源130垂直设置于第一金属单元141与主接地层120之间，使信号层110的信号垫111可通过第一金属单元141电性连接至主接地层120。当信号垫111电性连接至主接地层120时，电磁模拟软件模块执行模型产生步骤S3。当信号垫111仍未电性连接至主接地层120时，电磁模拟软件模块执行桥接端口建立步骤S4。

请一并参照图7及图8A、图8B，其中图7绘示图3的桥接端口建立步骤S4、L型端口建立步骤S5及模型产生步骤S3的流程示意图；图8A绘示图7的指定设置步骤S41中印刷电路板布局100e的立体图；以及图8B绘示图7的对向设置步骤S42中印刷电路板布局100f的立体图。如图所示，桥接端口建立步骤S4可包含指定设置步骤S41、多个检测步骤S411、对向设置步骤S42及角度找寻步骤S43。

在指定设置步骤S41中，信号层110包含信号垫111及多个接地垫112、113、114，但本发明不限于此。电磁模拟软件模块依据元件数据库重新设定激发源130水平设置于信号垫111与接地垫112之间，使信号垫111电性连接至接地垫112(如图8A所示)，并接续执行检测步骤S411。详细地说，元件数据库已定义信号垫111需与信号层110上特定的位置(即接地垫112)互相连接。此外，在检测步骤S411中，电磁模拟软件模块检测信号垫111是否电性连接至信号层110上的任一个接地垫112、113、114。当信号垫111电性连接至接地垫112时，电磁模拟软件模块执行模型产生步骤S3。当信号垫111仍未电性连接至接地垫112时，电磁模拟软件模块执行对向设置步骤S42。

在对向设置步骤S42中，电磁模拟软件模块重新设定激发源130水平设置于信号垫111与接地垫114之间，其中接地垫114对向于信号垫111(如图8B所示)，并接续执行检测步骤S411。当信号垫111电性连接至接地垫114时，电磁模拟软件模块执行模型产生步骤S3。当信号垫111仍未电性连接至接地垫114时，电磁模拟软件模块执行角度找寻步骤S43。

在角度找寻步骤S43中，电磁模拟软件模块设定激发源130连接于对应信号垫111的正X轴、负X轴、正Y轴或负Y轴方向的表面位置，并接续执行检测步骤S411。当信号垫111电性连接至接地垫112、接地垫113或接地垫114时，电磁模拟软件模块执行模型产生步骤S3。当信号垫111仍未电性连接至接地垫112、接地垫113或接地垫114时，电磁模拟软件模块执行L型端口建立步骤S5。

请一并参照图9至图11，其中图9绘示图3的L型端口建立步骤S5、指型端口建立步骤S6、终止步骤S7及模型产生步骤S3的流程示意图；图10绘示图9的L型端口建立步骤S5中印刷电路板布局100g的立体图；以及图11绘示图9的指型端口建立步骤S6中印刷电路板布局100h的立体图。在L型端口建立步骤S5中，电磁模拟软件模块提供第二金属单元142水平连接于主接地层120，并重新设定激发源130垂直设置于信号垫111与第二金属单元142之间(如图10所示)，使信号层110电性连接至主接地层120。接续地，电磁模拟软件模块执行检测步骤S511，其中检测步骤S511驱动电磁模拟软件模块检测信号层110是否电性连接至主接地层120。当信号垫111通过第二金属单元142电性连接至主接地层120时，电磁模拟软件模块执行模型产生步骤S3。当信号垫111未通过第二金属单元142电性连接至主接地层120时，电磁模拟软件模块执行指型端口建立步骤S6。

在指型端口建立步骤S6中，电磁模拟软件模块提供第三金属单元143垂直设置于接地垫112，然后提供第四金属单元144水平设置于第三金属单元143。电磁模拟软件模块重新设定激发源130垂直设置于第四金属单元144与信号垫111之间，使信号垫111电性连接至接地垫112(如图11所示)。接续地，电磁模拟软件模块执行检测步骤S611，其中检测步骤S611驱动电磁模拟软件模块检测信号垫111是否电性连接至接地垫112。当信号垫111电性连接至接地垫112时，电磁模拟软件模块执行模型产生步骤S3。当信号垫111仍未电性连接至接地垫112时，电磁模拟软件模块执行终止步骤S7。另外，终止步骤S7驱动运算处理单元终止电磁模拟软件模块，并产生终止信息。终止信息显示调整视窗以使电性模拟工程师可手动调整电磁模拟软件模块的长度门槛值。借此，电性模拟工程师可调高长度门槛值，并重新执行电磁模拟软件模块。

请一并参照图1、图2及图12，其中图12绘示依照本发明一第三实施例的电性模拟的激发源规划系统200的方框示意图。电性模拟的激发源规划系统200用以规划激发源130，并包含存储器210与运算处理单元220。存储器210用以存取印刷电路板布局100与电磁模拟软件模块211。印刷电路板布局100包含信号层110与主接地层120，且信号层110包含信号垫111。运算处理单元220电性连接存储器210，并经配置以实施布局导入步骤S1、端口建立步骤S2及模型产生步骤S3。布局导入步骤S1将存储于存储器210的印刷电路板布局100导入至电磁模拟软件模块211。端口建立步骤S2执行电磁模拟软件模块211，使电磁模拟软件模块211设定激发源130垂直设置于信号层110的信号垫111与主接地层120之间。模型产生步骤S3执行电磁模拟软件模块211，使电磁模拟软件模块211依据激发源130进行电性模拟而产生对应于印刷电路板布局100的三维模拟模型230。

借此，本发明的电性模拟的激发源规划系统200通过将人为设定激发源130的方式给予程序化，以使电磁模拟软件模块211自动地将激发源130设置于可使信号层110与主接地层120形成一回路的位置，进而自动生成三维模拟模型230。

虽然本发明已以实施方式公开如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定者为准。