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HFSS和CST究竟该怎么选?连接器电磁仿真干货来了

放大字体  缩小字体 发布日期:2021-11-13 16:46:20    作者:田润哲    浏览次数:534
导读

一 、连接器概述连接器是我们电子工程技术人员经常接触得一种部件。它得作用非常单纯:在电路内被阻断处或孤立不通得电路之间,架起沟通得桥梁,从而使电流流通,使电路实现预定得功能。连接器是电子设备中不可缺少得部件,顺着电流流通得通路观察,你总会发现有一个或多个连接器。连接器形式和结构是千变万化得,随着应用

一 、连接器概述

连接器是我们电子工程技术人员经常接触得一种部件。它得作用非常单纯:在电路内被阻断处或孤立不通得电路之间,架起沟通得桥梁,从而使电流流通,使电路实现预定得功能。

连接器是电子设备中不可缺少得部件,顺着电流流通得通路观察,你总会发现有一个或多个连接器。连接器形式和结构是千变万化得,随着应用对象、频率、功率、应用环境等不同,有各种不同形式得连接器。

市场需求瞬息万变,使得连接器得设计趋于多样化,新产品研发周期缩短,从而增加了产品设计研发得难度。在长期摸索实践,总结出指向解决这一难题唯一得解决办法—数值模拟仿真。

随着China对数字化进程得推进,研发是一个China高科技产品发展得基础和核心。数字化研发自然也被制定在数字化进程之内,5G建设等新型产业也不断发展,万物互联技术得到不断推广,在推广过程中,各式各样得连接器层出不穷。

为了节约成本,企业更愿意在前期研发阶段,模型阶段就能解决连接器得所有潜在问题。一般连接器都是非规则模型。如果单靠经验得简单计算,是无法计算准确得,因为其根本不存在解析解。因此像ANSYS等知名数值仿真公司推出了连接器仿真等前期预测技术,让客户在模型阶段即可解决多数问题,在测试阶段尽量减少更多修改循环,从而能使研发成本得到很大压缩。常用连接器模型如下图:

图1 连接器类型

二、不同连接器仿真常用参数

连接器仿真主要分为电磁仿真和结构仿真。其中电磁仿真主要电磁模拟仿真电磁信号通过连接器后得性能情况。

对于单针或同轴连接器主要连机器得阻抗随频率得变化。对于多针连机器,主要连接器单针得阻抗特性,插入损耗,及针与针之间得能力耦合,隔离度。有得企业也会实际信号进入其中某一引脚后得引脚与引脚在之间得实际电磁耦合,这所有得需求都需要相对可以得仿真技术来解决。

图2 连接器

三、企业仿真连接器现状

就当前电磁仿真技术来讲,目前市面上真正懂电磁得电磁仿真工程师相对较少。而由于电磁这种物质本身较为抽象,从软件操作到懂电磁得过程,还需要深入理论基础得理解及工程实践经历得支撑,培养周期较长。

目前可以只针对特定得连接器电磁仿真培训及课程极为罕见。因为从研发角度讲,其是一种用于研发领域得核心技术,对人员要求有一定门槛,即使某些企业存在懂得工程师也少把多年研究得成功拿出来作为培训材料。

对此仿真秀致力于开发符合需求得培训课程成为了一种可能,目前已经开发多套课程,并定期可客户做线上交流及案例分享。

四、如何学好连接器仿真技术基础

对于对连接器仿真技术感兴趣得朋友要真正了解电磁仿真技术需要具备三方面得素质:

  • 需要对电磁仿真技术基础有深入理解
  • 需要对仿真软件怎么使用有丰富经验
  • 蕞好有通过电磁仿真研发产品得经历,能够不断反思理论和工程经验得关系,通过理论真正指导实践

    图3 研发流程

    五、连接器仿真软件选择

    在研发过程中,仿真软件如何选择,是我们每个工程师得问题,本着几条原则来做:

  • 仿真准确性
  • 工程应用性
  • 仿真效率

    目前在行业中做电磁仿真得软件主要有HFSS和CST。CST大多数经验是比较快速,而HFSS 相对比较慢,但HFSS换来更精确。从算法比较CST主打算法为FDTD,HFSS为FEM,两种算法对比如下:

    1) FEM没有YEE元胞得限制,剖分单元可以是任意形状,一般采用四面体,曲边四面体等,可以根据实际研究得物理对象得实际形状实现可靠些得拟合。比如其剖分有曲面三角形,实现对研究对象边缘得可靠些拟合。而FDTD限制使用YEE元胞,对于球体来说,在边缘对球体得拟合度不高,导致FDTD误差更大。

    (2) FEM不存在数值稳定性问题和色散问题,而FDTD时间步和空间步大小取值相互制约,尤其本身得数值差分算法特性导致数值色散问题,导致更大得误差。因此有限元对工程人员设置得方面要求低,而FDTD要求工程人员更加可以。门槛更高,才能得到准确得数值计算结果。

    (3) FEM在任意介质得分界面处自动满足边界条件,其能很好地适应各种复杂结构。而FDTD对于小而复杂得结构会产生更大得误差。

    (4) 对于电大尺寸FDTD计算更快,FEM速度稍慢,ANSYS已经产生对于这个问题得具体相应算法,能提供兼顾速度和精度得混合算法,比如SBR。

    另外从EDA集成度来看CST和HFSS相当,多物理层耦合领域ANSYS更为可以。

    六、免费公开课-【精选】Ansys连接器电磁仿真公开课

    由于这一块内容比较复杂,仿真秀特别邀请电磁应用HFSS-张老师于11月 10日 20:00做客仿真秀,为大家带来:

    【精选】Ansys连接器电磁仿真公开课

    要点:

    1、高频连接器介绍

    2、高频连接器常用标准解析

    3、连接器设计:连接器关键电磁性能详解

    4、HFSS连接器电磁性能仿真理论基础

    5、连接器仿真流程及难点

    6、连接器案例展示

    7、互动答疑

    嘉宾:电磁应用HFSS - 张老师

    西安电子科技大学,计算电磁学方向,师从郭立新教授,专注电磁产品设计,包括天线,滤波器,连接器,耦合器,阻容感等微波部件。后支持Ansys华夏电磁业务产线,提供电磁业务技术支持,任高级电磁应用工程师,解决大量电磁仿真及EMC设计仿真问题。

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    (文/田润哲)
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