37-EFT.WP.EDX.HighSpeed v1.0 | 第11章 3D EM 与电路协同（I40 HF / Mx *）

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第11章 3D EM 与电路协同（I40 HF / Mx *）

I. 章节目标与结构

1. 目标：建立 3D-EM 场仿真与电路级模型的协同工作流，定义 I40-HF 实现接口与 Mx-* 反演/证据计算口径，实现从 3D-EM 端口/场量到 Z_eft(omega)、T_arr、w_{p,m}、ΔZ_rad 的一致映射、联合标定与发布 QA。
2. 结构：变量与域 → I40-HF（导入/对齐/协同）→ Mx-*（先验/似然/证据）→ 工程实现与记录 → 可证伪准则 → 合规模板 → 跨章闭环。
3. 共享到达时两口径（等价，须显式 gamma(ell) 与 d ell 并记录 delta_form）：
   • 常量外提：T_arr = ( 1 / c_ref ) * ( ∫ n_eff d ell )
   • 一般口径：T_arr = ( ∫ ( n_eff / c_ref ) d ell )

II. 变量与域（Symbols & Domain）

• 频域与端口：omega，S_EM(omega)（3D-EM 输出）、Z_eft(omega)、Znorm(omega)、Z_c(omega)。
• 场量与能量：E(r,omega)、H(r,omega)、S(r,omega)=E×H、P_port=(1/2)Re{V·I*}。
• 路径/模态：gamma(ell)、d ell、w_{p,m}(omega)、模态基 M(omega)。
• 辐射与泄放：ΔZ_rad(omega)（Re{ΔZ_rad}≥0）、近/远场包络 |E_rad|/|H_rad|、I_CM(omega)。
• QA 硬门：check_dim=pass、passivity(Re{Z_eft}≥0)、KK_consistency=pass、两口径 T_arr 一致。

I40-HF｜3D-EM 导入、对齐与协同接口

I40-HF-1（EM 工件导入）
em = em_import(sparams:S_EM, ports:EM_ports, mesh:EM_mesh, refplanes, meta)

• 要求：记录求解器/版本、网格尺度、端口定义/参考面、仿真边界与吸收层信息；校验 check_dim。

I40-HF-2（端口/归一对齐）
S_ren = em_port_align(em, Znorm(omega), T_mm?)

• 单端/混合模统一端口方向与归一阻抗；若混合模，提供 T_mm/Z0_mm 并保持功率守恒。

I40-HF-3（场到路径/模态映射）
binding_hf = em_field_to_path(em, layout, returns, rules)

• 以电流密度/功率流的主通道提取 {γ_p} 与段级 n_eff(seg)，生成路径—模态初始权重 Weights0。

I40-HF-4（S→Z 映射与辐射通道一致性）
Z_eft = map_S_to_Z(S_ren, Znorm(omega))

• 若启用辐射：构造 Z_base=Z_ref+ΔZ_T，得 ΔZ_rad=Z_eft−Z_base，并验证 Re{ΔZ_rad}≥0 与 K–K。

I40-HF-5（EM-电路协同仿真）
co_sim = cosimulate(em, circuit_netlist, binding_hf, options)

• 端口耦合、版图/参考面的互认；对齐 baseline_id 与 Znorm(omega)，联测 KPI（E_phase/GDR/T_group/ΔW）。

Mx-*｜先验、似然与证据（与 3D-EM 协同）

Mx-1（先验）

• 几何/材料：n_eff(seg)、sigma_eff(omega)、Z_c,m(omega)（带限/平滑先验）。
• 核/权重：K_s/K_t 振幅半正态、时间常数对数均匀；w_{p,m} 狄利克雷先验（Σ≤1）。
• 同步/辐射：Δt_sync ~ N(0,σ^2)；ΔZ_rad 为正实约束先验。

Mx-2（似然）

• 复阻抗域联合高斯（白化）：
  L(data|θ) ∝ exp(−½Σ_ω[(Re ε)^T W (Re ε)+(Im ε)^T W (Im ε)])，ε=Z_meas−Z_model(θ)。
• 辅助项：E_phase/GDR/T_group 的门限罚项；辐射通道匹配 P_rad ≈ ½Re{ΔZ_rad}|I_port|^2。

Mx-3（证据与比较）

• 证据 logZ_evid（拉普拉斯/嵌套采样）；模型：M_classic、M_eft-min、M_eft-ms(多路径/多模)；
• 阈值：ΔlogZ>5 强证据，2–5 中等；通过 passivity/KK/check_dim 硬门。

Mx-4（PPC 与不确定度传播）

• PPC：残差谱近白、功率守恒与互易性保持；
• UQ：将后验传播至 Z_eft/T_arr/T_group/w_{p,m}/ΔZ_rad 与验收 KPI。

III. 工程实现与记录（最小执行口径）

• 必填字段：
  S_EM、求解器/版本、EM_mesh{cell,order}、EM_ports{type,refplane}、Znorm(omega)、T_mm/Z0_mm(若用)、
  binding_ref（含 {γ_p, segments{len_m,n_eff,layer,neigh}} 与 Weights0）、
  Z_eft{real,imag}、argZ、Z_c(omega)、arrival{form,gamma,measure,c_ref,Tarr,u_Tarr,delta_form}、
  KPI{E_phase,GDR,T_group_s,ΔW}、（若启用）ΔZ_rad 与场量摘要、
  qa_gates{check_dim,passivity,KK}、baseline_id、env_lock。
• 一致性校验：网格收敛（两种网格密度差异 ≤ 门限）、端口功率闭合、S→Z 循环一致、两口径 T_arr 一致。

IV. 可证伪准则（I40-HF / Mx- 对应）*

• J-HF-11-1（网格与端口）：网格加密/参考面微调后 KPI 超出不确定度，否决当前端口定义或网格设置。
• J-HF-11-2（S→Z 与功率守恒）：Re{Z_eft}<0 或 K–K 失败、功率不守恒，否决归一/映射或端口基。
• J-HF-11-3（路径/模态映射）：场到路径提取与测量的 k_φ ≈ ΔT_arr 不一致，否决路径抽取规则或 w_{p,m} 初值。
• J-HF-11-4（辐射等效）：Re{ΔZ_rad}<0 或封堵后不降，否决辐射通道等效。
• J-HF-11-5（证据比较）：M_classic 对 M_eft-* 的 ΔlogZ 长期占优且 PPC 通过，否决当前 EFT 参数化或先验。

V. 合规模板（可直接粘贴）

• 3D-EM 协同记录（YAML）
• em_circuit_coupling:
• solver: {name:"HFSS", version:"2025.R1"} # 示例
• mesh: {cells: 3.2e6, order:"2nd", adapt_pass: 3}
• ports:
• - {id:"P1", type:"wave", refplane_mm: 2.0}
• - {id:"P2", type:"wave", refplane_mm: 2.0}
• sparams: "/artifacts/S_EM.s2p"
• Znorm_ohm: [50.0, 50.0]
• mixed_mode:
• enabled: true
• T_mm: "/cfg/T_mm.yaml"
• Z0_mm_ohm: [100.0, 25.0]
• binding_ref: "LAY2PATH-HF-0001"
• paths:
• - {id:"γ_main", segments:[{layer:"L3", len_m:0.010, n_eff:2.14, neigh:"GND_L2"}], weight_init:0.86}
• - {id:"γ_side", segments:[{layer:"L3", len_m:0.003, n_eff:2.38, neigh:"slot_L2"}], weight_init:0.14}
• arrival:
• form: "n_over_c" # or "one_over_c_times_n"
• gamma: "explicit"
• measure: "d_ell"
• c_ref: 299792458.0
• Tarr_s: 1.234e-09
• u_Tarr_s: 6.0e-12
• delta_form: "n_over_c"
• mapping:
• Z_eft: {real:[...], imag:[...]}
• Zc_ohm: [...]
• radiation:
• enabled: true
• deltaZ_rad: {Re_ohm:[...], Im_ohm:[...]}
• fields: {E_rad_peak_dBuV_m:[...], I_CM_A:[...]}
• kpis:
• E_phase_rad: 0.043
• GDR_s: 1.8e-10
• T_group_s: [ ... ]
• ΔW: 0.17
• qa_gates: {check_dim:"pass", passivity:"pass", KK:"pass"}
• baseline_id: "BLSN-EDX-001"
• 协同反演流程（伪代码）
• # 1) EM 导入与端口对齐
• em = em_import(S_EM, EM_ports, EM_mesh, refplanes, meta)
• S_ren = em_port_align(em, Znorm(ω), T_mm)
• # 2) S→Z 与辐射
• Z = map_S_to_Z(S_ren, Znorm(ω))
• Z_base = Z_ref + ΔZ_T # from circuit prior or sealed CAD
• ΔZ_rad = Z - Z_base # optional radiation channel
• # 3) 场到路径/模态
• binding_hf = em_field_to_path(em, layout, returns, rules)
• assert passivity(Z) and KK_consistency(Z)
• # 4) 反演与证据
• θ_map, post, logZ = invert(sim_handle, data=(Z, binding_hf), priors, sampler="NUTS")
• ppc = ppc_check(sim_handle, post)
• assert ppc.residual_white and ppc.qa.pass
• # 5) KPI 与门限
• phi = unwrap(arg(Z) - ω*Δt_sync)
• T_group = grad(phi, ω); E_phase = max_abs(phi - (ω*Tarr + φ0_opt))
• assert E_phase <= E_phase_gate and min(Re(Z)) >= 0.0

VI. 跨章引用与闭环

• 依赖：第4章（S20-HF/S30-HF 色散）、第5章（S50-HF 辐射修正）、第6章（S40-HF 模态/基元）、第8章（S↔Z 映射）、第9章（M10-HF 计量链）、第10章（M20-HF 证伪）。
• 对接：第12章（布局与工艺规则，以协同 KPI 验收）、第14章（仿真栈与算例，实现回归基准）、第16章（设计规程与工程清单，纳入证据与 PPC 门）。