CST2023線纜仿真案例（一）： 轉(zhuǎn)移阻抗

作者 | Wang Jieyu

不知道用過(guò)CST2023版本的小伙伴們有沒(méi)有發(fā)現(xiàn)在component library中出現(xiàn)了一個(gè)關(guān)于cable 轉(zhuǎn)移阻抗及屏蔽衰減的仿真案例—triaxial setup。下面就來(lái)詳細(xì)說(shuō)說(shuō)這個(gè)仿真案例。

在IEC 61254 -4中詳細(xì)描述了三同軸測(cè)試法的設(shè)置以及對(duì)電纜轉(zhuǎn)移阻抗和屏蔽衰減的研究。該案例中的仿真模型就是基于其中的方法B: 假設(shè)內(nèi)部電路(如被測(cè)電纜)和信號(hào)發(fā)生器之間沒(méi)有阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)。此外，內(nèi)部電路有負(fù)載電阻（load resistor），而外部電路沒(méi)有阻尼電阻（damping resistor）。測(cè)試設(shè)置如下圖所示。

1、【仿真模型】

3D仿真模型由一個(gè)1m長(zhǎng)的同軸線纜、一個(gè)金屬套管、一個(gè)連接器組成，如下圖所示。

其中，在同軸線兩端添加cable port，在連接器兩端添加waveguide port。可以仿真得到這兩部分3D模型的S參數(shù)，如下圖所示。

在電路模型中，同軸線一端連接port1，屏蔽層連接參考地。同軸線的另一端端接50Ω電阻后與屏蔽層短接，并與連接器一端相連。連接器的另一端連接port2。

在該案例的幫助文檔中給出了完整的模型示意圖，可以更加清晰地了解仿真模型與測(cè)試設(shè)置之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。如用電路端口模擬信號(hào)發(fā)生器和接收機(jī)（網(wǎng)絡(luò)分析儀），用50Ω電阻模擬內(nèi)部電路的負(fù)載電阻，以及連接器的外導(dǎo)體與金屬套管相連等，如下圖所示。

2、【仿真設(shè)置】

在schematic界面中添加S參數(shù)task: SPata1（S parameter Task），然后新增的SPata1 task下增加后處理task: PP1（Post Processing Task）。

S parameter Task的設(shè)置這里不贅述，基本上可以使用默認(rèn)設(shè)置。

Post Processing Task中需要計(jì)算線纜的轉(zhuǎn)移阻抗、屏蔽衰減以及其相關(guān)的截止頻率。

3、【后處理設(shè)置】

添加PP1 task，并編輯相關(guān)后處理公式。詳細(xì)內(nèi)容請(qǐng)參考CST2023 component library中的案例。

4、【仿真結(jié)果】

后處理所得結(jié)果如下。

轉(zhuǎn)移阻抗

考慮截止頻率的轉(zhuǎn)移阻抗

屏蔽衰減

考慮截止頻率的屏蔽衰減

5、【仿真結(jié)果分析及對(duì)比】

利用上述三同軸法仿真得到的轉(zhuǎn)移阻抗結(jié)果與Cable Studio中屏蔽層解析公式法得到的轉(zhuǎn)移阻抗進(jìn)行對(duì)比可知，仿真與解析結(jié)果基本一致。

再對(duì)比兩種不同編織密度的屏蔽層的轉(zhuǎn)移阻抗，仿真及解析結(jié)果如下。從仿真結(jié)果可知，當(dāng)Strands in one carrier=4時(shí)，屏蔽層的編織密度比較稀疏，屏蔽效果相比較差。