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应用实例

9 针输入/输出接口串音分析

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在本例中,一个 9 针连接器从标准格式文件 SAT(存为文本)CAD 文件导入XFdtd。连接器由三个主要部分组成:导电外壳、构成连接的 9 个插针(公母)和插针周围的绝缘介质。完整的连接器组件如图 1 所示,其中导电部分显示为白色,绝缘体显示为绿色。在图 2 中,外包装已拆除,以显示电介质绝缘体和引脚末端。图 3 仅显示引脚。

图 1CAD 整个连接器的视图,所有部件清晰可见。

图 1:整个连接器的 CAD 视图,所有部件清晰可见。

图 2:去掉外部屏蔽后的连接器 CAD 视图,显示内部引脚和绝缘层。

图 2:去掉外部屏蔽后的连接器 CAD 视图,显示内部引脚和绝缘层。

图 3 连接器的 CAD 视图,只有插针可见。从图中可以看出,插针在公母两部分的中心相接。

图 3:连接器的 CAD 视图,只有针脚可见。从图中可以看出,公头和母头的插针在中间相交。

由于细节要求较高,该器件采用了分辨率为 0.075 毫米的 FDTD 网格,产生了约 1,300 万个单元的几何图形。图 4 显示了网格结果的视图,其中有几个部分被移除,以显示内部组件的细节。

图 4 XF7 中 FDTD 几何图形的网格视图,其中一些部分被移除以显示内部细节。

图 4:XF7 中 FDTD 几何体的网格视图,其中部分被移除以显示内部细节。

模拟的激励将是一个频率高达 10 GHz 的宽带高斯脉冲。利用 XFdtd 的波导端口功能将脉冲输入其中一个引脚。输入端口产生的场分布如图 5 所示。在本次仿真中,信号将施加到图 1-4 右下角的引脚,输入从引脚的 +X 端进入,向 -X 端传播。所有引脚的 S 参数都将在本次仿真中保存。

图 5 使用波导端口功能进行仿真时的输入端口场分布。

图 5:使用波导端口功能进行仿真时的输入端口场分布。

图 6 显示的是受激引脚上的电场,此时信号刚刚到达引脚的输出端。在图 7 中,电场已通过引脚末端,并开始流入其他相邻引脚。在图 8 中,电场到达结构中所有引脚的时间已经足够。

图 6 连接器横截面上的瞬态电场,此时电场刚刚到达输出端口。

图 6:当电场刚刚到达输出端口时,连接器横截面上的瞬态电场。

图 7 连接器横截面上的瞬态电场,电场从输出端口向邻近端口扩散。

图 7:连接器横截面上的瞬态电场,此时电场正从输出端口向邻近端口扩散。

图 8 电场到达设备所有端口后连接器横截面上的瞬态电场。

图 8:电场到达设备所有端口后,连接器横截面上的瞬态电场。

图 9-11 显示了与图 6-8 相同时间点的电场,但这次是在输出端口的平面上。从图中可以看出,距离输出端口最远的引脚上的电场比输出端口的峰值电平低约 30 dB。

图 9 连接器输出端口平面切口处的瞬态电场,此时电场刚刚到达输出端口。

图 9:当电场刚刚到达输出端口时,通过连接器输出端口平面切割的瞬态电场。

图 10 连接器输出端口平面切口处的瞬态电场,此时电场正从输出端口向邻近端口扩散。

图 10:连接器输出端口平面切口处的瞬态电场,此时电场正从输出端口向邻近端口扩散。

图 11 当电场到达设备的所有端口后,连接器输出端口平面切口处的瞬态电场。

图 11:电场到达设备所有端口后,连接器输出端口平面切口处的瞬态电场。

图 12 显示 2 GHz 时连接器三个平面上的稳态电场。图像显示,该结构所有引脚的电场水平都比峰值低约 30 dB。图 13 是 S 参数随频率变化的曲线图。在频率范围内,从输入到输出的传输损耗在 1 到 6 dB 之间。从输入到输出的回波损耗在 0 到 6 千兆赫之间较低,然后向频段的高端上升。相邻端口(激励引脚左侧)的交叉耦合在整个频段内显示出超过 15 dB 的下降水平。对于受激引脚斜对面的引脚(见图 14),交叉耦合在 6 GHz 以下为 15 dB,然后在更高频率上增加。

图 12 连接器三个平面上的稳态电场:通过激励引脚横截面、通过输出端口平面、通过输入端口平面。

图 12:连接器三个平面上的稳态电场:通过激励引脚横截面、通过输出端口平面、通过输入端口平面。

图 13 受激引脚和该引脚邻近端口的 S 参数结果。

图 13:激励引脚和该引脚邻近端口的 S 参数结果。


图 14 受激引脚和该引脚斜对面端口的 S 参数结果。

图 14:激励引脚和该引脚斜对面端口的 S 参数结果。

 

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