38-EFT.WP.EDX.EMI v1.0 | 第14章 仿真栈与基准算例（Methods.SimStack.EMI）

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第14章 仿真栈与基准算例（Methods.SimStack.EMI）

I. 章节目标与结构

1. 目标：构建适用于 EMI 场景的多层仿真栈（SimStack.EMI），在统一口径下完成从 netlist/layout/binding、3D-EM 与场站工件到 Z_eft(omega)、ΔZ_rad(omega)、P_rad(omega)、E_rad/H_rad、I_CM(omega) 的前向—反演—校核—发布全流程，并给出可复现实验对齐与基准算例库。
2. 结构：仿真栈分层 → 公共口径与记录 → 数值方法与稳定性 → 基准算例库 → 多域/实验对齐流程 → 可证伪准则 → 数据结构与导出 → 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. 仿真栈分层（EMI，自下而上）

• Physics Core（S20-EMI/S30-EMI）：端口—场量功率等效 P_rad ≈ ½·Re{ΔZ_rad}|I_port|^2；缝隙/残桩与共模等效。
• I40-EMI 映射层：S↔Z 与混合模归一；Z_eft = Z0^{1/2}(I+S)(I−S)^{-1}Z0^{1/2}；ΔZ_rad = Z_eft − (Z_ref+ΔZ_T)。
• Path/Mode Engine（I30-EMI）：layout ↔ gamma(ell) 绑定，段级 {Δell_i,n_eff(i)}，权重 w_{p,m}(ω)，ΔW。
• Field Site & Cal：K_E(ω,R)/K_H(ω,R)、AF/PF 标定与检测器 detector∈{pk,qpk,avg}。
• UQ & Inversion（Mx-*）：先验/似然/证据（拉普拉斯/嵌套采样），PPC 与不确定度传播到 KPI。
• I/O & Cards：数据/模型/管线卡；arrival、qa_gates 强制；版本锁与可复现种子。

III. 公共口径与记录（强制）

• 单位/量纲：SI；关键等式 check_dim=pass。
• 正实/因果：Re{Z_eft} ≥ 0、Re{ΔZ_rad} ≥ 0、K–K 一致。
• 混合模/归一：S↔Z 前统一 Znorm(ω) 与 T_mm/Z0_mm；映射后再次通过 passivity/KK。
• 功率—场量一致：corr(P_rad,E/H) ≥ ρ_gate（建议 ρ_gate ≥ 0.8）。
• 相干窗 KPI：相位与到达时仅在窗口 Ω 内拟合；窗外能量合成。

IV. 数值方法与稳定性（EMI 侧重点）

• S↔Z 与正则：(I−S) 近奇异时采用带限正则，记录正则强度与频段。
• ΔZ_rad 估计：选择反辐射基线 Z_base=Z_ref+ΔZ_T，保证 Re{ΔZ_rad}≥0；不允许右半平面极点。
• 功率与场量换算：P_rad → E/H 需使用版本化 AF/PF，记录测距 R 与场站坐标；检测器 IF 带宽/时间常数随数据记录。
• 共模链路：I_CM = H_cm(ω)·u_inj(ω)；与 Re{ΔZ_rad}/ΔW 趋势单调一致。
• 稳定策略：残差白化与谱平坦度检查；对 n_eff(ω)/σ_eff(ω) 采用平滑/带限先验。

V. 基准算例库（EMI，最小可复现）

• SIM-EMI-01｜缝隙封堵：前/后 Re{ΔZ_rad} 与 E/H/I_CM 同步下降；ρ(P_rad,E/H)≥ρ_gate。
• SIM-EMI-02｜回流跨接与残桩背钻：处置前后 ΔW 与 Re{ΔZ_rad} 同向下降。
• SIM-EMI-03｜混合模一致：S_se→S_mm→Z_mm→Z_se 功率/互易保持，KPI 不恶化。
• SIM-EMI-04｜缆束注入（LISN/BCI）：注入提升致 I_CM 与 Re{ΔZ_rad}、E/H 单调上升。
• SIM-EMI-05｜连接过渡优化：|C_{DM→CM}| 降低，Re{ΔZ_rad} 与 I_CM 下降。
• SIM-EMI-06｜屏蔽网格化：增大 mesh_ratio、减小 pitch_seam，Re{ΔZ_rad} 下降至饱和。

每例配 dataset_card/pipeline_card/env_lock 与参考输出，用于回归与发布门。

VI. 多域/实验对齐流程（I40-EMI / M10-EMI）

• 端口/混合模一致化：port_align → deembed → renorm，统一 Znorm(ω) 与（若用）T_mm/Z0_mm。
• S→Z 与 ΔZ_rad：Z_eft = Z0^{1/2}(I+S)(I−S)^{-1}Z0^{1/2}；ΔZ_rad = Z_eft − Z_base；passivity/KK 通过。
• 到达时与路径：写入 arrival{form,gamma,measure,c_ref,Tarr,u_Tarr,delta_form}；两口径 T_arr 一致后进行功率/场量换算。
• P_rad 与 E/H：P_rad = 0.5·Re{ΔZ_rad}·|I_port|^2 → E/H；计算 ρ(P_rad,E/H)。
• 共模一致：采集 I_CM 并与 Re{ΔZ_rad}/ΔW 验证单调一致。
• 出具数据卡：汇总 Z_eft/ΔZ_rad/P_rad/E/H/I_CM/arrival/qa_gates 与 KPI。

VII. 可证伪准则（SimStack.EMI 对应）

• F-EMI-1（正实/因果）：Re{Z_eft}<0 或 K–K 失败，否决归一/映射设置。
• F-EMI-2（功率—场量一致）：corr(P_rad,E/H)<ρ_gate，否决场站/因子或辐射等效。
• F-EMI-3（封堵/处置单调性）：处置后 Re{ΔZ_rad} 与 E/H/I_CM 未下降，否决几何记录或处置方案。
• F-EMI-4（混合模闭环）：S_se→S_mm→Z_mm→Z_se 破坏功率/互易或 KPI 恶化，否决 T_mm/Z0_mm 或回投流程。
• F-EMI-5（两口径到达时）：|T_arr^{(1)}−T_arr^{(2)}|>u(T_arr)，拒绝发布。

VIII. 数据结构与导出（最小模板）

simstack_emi:

case_id: "SIM-EMI-01"

model_id: "EDX-EMI-eft-ms"

freq_grid_Hz: [...]

layout_ref: "LAY-2025-EMI-001"

binding_ref: "LAY2PATH-EMI-0001"

deemb: {method:"TRL", version:"1.2", artifact:"/artifacts/deemb.json", baseline_id:"BLSN-EMI-001"}

Znorm_ohm: [50.0, 50.0]

mixed_mode: {enabled:true, T_mm:"/cfg/T_mm.yaml", Z0_mm_ohm:[100,25]}

site: {distance_m: 3.0, AF_file:"/cal/AF_3m.yaml", PF_file:"/cal/PF.yaml"}

sync: {dt_sync_s: 2.0e-12}

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"

outputs:

Z_eft: {real:[...], imag:[...]}

deltaZ_rad: {Re_ohm:[...], Im_ohm:[...]}

P_rad_W: [ ... ]

E_rad_peak_dBuV_m: [ ... ]

H_rad_peak_dBA_m: [ ... ]

I_CM_A: [ ... ]

argZ: [ ... ]

ΔW: 0.18

qa_gates: {check_dim:"pass", passivity:"pass", KK:"pass"}

seed: 20250916

IX. 合规模板（接口与计算片段）

• API 原型

api:

- id: "SimStackEMI.build"

proto: "build(netlist, layout, binding_emi, options) -> sim_handle"

- id: "SimStackEMI.forward"

proto: "forward(sim_handle, theta, grid) -> {Z_eft, ΔZ_rad, P_rad, E_env, H_env, I_CM, ΔW}"

- id: "SimStackEMI.invert"

proto: "invert(sim_handle, data, priors, sampler:'NUTS') -> {posterior, logZ, summary}"

- id: "SimStackEMI.ppc"

proto: "ppc(sim_handle, posterior, grid) -> {residual_spectrum, gates}"

- id: "SimStackEMI.export"

proto: "export(sim_handle, format:'cards|json') -> artifacts[]"

• 功率—场量一致（伪代码）

Z = map_S_to_Z(S_ren, Znorm(ω))

ΔZ_rad = Z - Z_base

P_rad = 0.5 * Re(ΔZ_rad) * abs(I_port)**2

E_env = K_E(ω,R)*sqrt(P_rad)

H_env = K_H(ω,R)*sqrt(P_rad)

ρE, ρH = corr(P_rad, E_env), corr(P_rad, H_env)

assert ρE >= ρ_gate and ρH >= ρ_gate

X. 跨章引用与闭环

• 依赖：第4章（S20-EMI/S30-EMI）、第6章（I30-EMI/混合模）、第8章（I40-EMI/映射）、第9–12章（计量/证伪/工程规则/协同）。
• 对接：第15章（数据与复现，数据/管线/环境锁）、第16章（设计规程与工程清单，将回归门纳入签核）。