CST中如何解決網(wǎng)格被PEC填充的問題

對于某些薄層結(jié)構(gòu)，比如PCB疊層結(jié)構(gòu)是介質(zhì) - Copper - 介質(zhì) - Copper - 介質(zhì)這樣的多層結(jié)構(gòu)；或者PCB上的一對差分信號線，采用六面體網(wǎng)格進(jìn)行網(wǎng)格剖分。運(yùn)行仿真之后，在網(wǎng)格視圖中可能會出現(xiàn)下圖紅框所示的警告信息：Some mesh edges are represented in staircase mode and have been filled with PEC/PTC。它表示由于六面體網(wǎng)格過于稀疏，存在階梯網(wǎng)格或者在相鄰兩個導(dǎo)體間的一些網(wǎng)格被PEC填充了，可能會導(dǎo)致短路。所以一旦出現(xiàn)此信息提示，我們必須檢查并改進(jìn)，確保這些被PEC填充的網(wǎng)格不會對仿真帶來影響。

警告信息中的PEC是指理想電導(dǎo)體，PTC（Perfect Thermal Conductor）是理想熱導(dǎo)體，電磁仿真時會用到PEC，不會用到PTC材料（熱仿真時會使用到PTC）。

此警告信息也會顯示在信息窗口中，點(diǎn)擊More可以查看幫助文檔中的相應(yīng)說明。警告信息如下圖所示，根據(jù)模型和設(shè)置不同，被PEC填充的網(wǎng)格數(shù)目也會不同。

在2022版CST中，可以很方便定位被PEC填充的網(wǎng)格。仿真完成后，依次點(diǎn)擊Navigation Tree > Mesh > Information > PBA > Metal Filled，即可在網(wǎng)格視圖中查看被PEC填充的網(wǎng)格，這些網(wǎng)格會以淺藍(lán)色線框的形式顯示出來，如下圖所示。我們還可以通過按住Shift+空格的方式自動放大，以便查看這些有問題的網(wǎng)格區(qū)域。

出現(xiàn)此類警告說明剖分的六面體網(wǎng)格比較稀疏，輕則稍微影響仿真結(jié)果的精度；重則導(dǎo)致兩個相鄰的金屬結(jié)構(gòu)短路，從而仿真結(jié)果偏差很大。在上圖所示的差分對模型中，由于某些網(wǎng)格被PEC填充，導(dǎo)致兩根差分線之間出現(xiàn)了短路的情況，改變了電氣連接；對于這種情況我們一定要通過加密網(wǎng)格來消除這個警告。

首先更改全局網(wǎng)格設(shè)置：點(diǎn)擊Home選項卡下的Global Properties圖標(biāo)，打開Mesh Properties - Hexahedral對話框，增加Cells per wavelength欄、Cells per max model box edge欄和Fraction of maximum cell near to model欄中的數(shù)值來加密全局網(wǎng)格，加密后的網(wǎng)格屬性如下圖所示：

如果加密全局網(wǎng)格后仍出現(xiàn)網(wǎng)格被PEC填充的警告，則可以再進(jìn)一步設(shè)置局部網(wǎng)格加密。選中需要局部加密的結(jié)構(gòu)（兩根差分線），然后點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出的菜單中選擇Local mesh Properties，打開局部網(wǎng)格對話框，在x軸和y軸方向上將網(wǎng)格步長設(shè)為0.5mm，如下圖所示：

進(jìn)行全局網(wǎng)格加密和局部網(wǎng)格加密后，網(wǎng)格視圖如下圖所示，加密后不再出現(xiàn)網(wǎng)格被PEC填充的警告。可以看到兩根差分線之間的區(qū)域進(jìn)行了精細(xì)的網(wǎng)格剖分，基于此網(wǎng)格可以得到準(zhǔn)確可靠的仿真結(jié)果。不過，這里對差分線的加密僅為該問題示例，實(shí)際仿真時加密應(yīng)適當(dāng)，不然又要面對網(wǎng)格數(shù)量過大問題。