Получение моделей s-параметров разъемов в среде моделирования Clarity 3D
Задача учета влияния разъемов на целостность сигнала является крайне актуальной, особенно в условиях повышения скорости передачи данных в современных высокоскоростных устройствах. Однако, бывает затруднительно найти модели s-параметров, которые могут быть использованы при моделировании полного канала передачи данных во временной области. При этом механические 3D модели для проектирования, как правило, находятся в открытом доступе.
Получение s-моделей может быть осуществлено двумя методами: первый – съем моделей с помощью векторного анализатора и комплекта оснастки с установленными разъемами, второй – извлечение s-параметров специализированным расчетным программным обеспечением (CAE). В данной случае рассмотрим второй метод.
Процесс анализа можно разбить на несколько этапов:
- Импорт механической модели;
- Подготовка расчетной модели;
- Определение свойств материалов;
- Назначение цепей сигналов и земли/питания;
- Применение граничных условий;
- Настройка расчетной сетки;
- Непосредственно расчет;
- Обработка результатов.
На рисунке 1а и 1б показаны импортированные в Clarity 3D механическая модель из STEP формата и подготовленная расчетная модель.
Современные CAE обладают довольно обширной библиотекой материалов. Для данного расчета были выбраны следующие материалы: Air – воздух для окружающей среды, cooper – медь для контактов, polyimide – полиимид в качестве материала корпуса. На рисунке 2 показана библиотека материалов проекта.
Далее назначаются цепи сигналов и земли. На рисунке 3 показано расположение контактов, принадлежащих соответствующим цепям.
В связи с тем, что соединитель состоит из двух частей, первые четыре этапа проводятся и для другой части. На рисунках 4а и 4б показаны импортированная механическая модель из STEP формата и подготовленная расчетная модель.
Далее назначаются цепи сигналов и земли. На рисунке 5 показано расположение контактов, принадлежащих соответствующим цепям.
Обе части разъема совмещаются в единую расчетную модель. На рисунке 6 показана собранная расчетная модель.
Применение граничных условий показано на рисунке 7.
Расчетная сетка настраивается таким образом, чтобы наименьший элемент конструкции обладал минимально 5 элементами расчетной сетки конечных элементов. Анализируется диапазон частот до 20 ГГц с шагом 10 МГц.
Далее приведены результаты расчетов.
На рисунках 8 и 9 показаны коэффициенты передачи и отражения по контактам в дифференциальном режиме.
На рисунке 10 показано магнитное поле по проводящим контактам.
На рисунке 10 показано электрическое поле по проводящим контактам.
