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【技術文章】全方位高頻連結器多物理模擬設計攻略

2021.05.14

通訊裝置往往是涵蓋整個系統級的產品設計,比如天線、微波被動元件、連接器與 PCB 電路板皆需要一併整入通訊裝置當中。這些裝置的設計方式行之有年也相當成熟,直到進入 5G 通訊世代。5G 通訊涵蓋了 Sub-6G 與毫米波兩個主要頻段,其中毫米波更帶來在設計上完全不同的挑戰。所有通訊裝置都面臨著頻段轉換至更高頻而需要關心更多物理量與使用情境的問題,使得許多裝置的設計與整合出現了極大的挑戰。高頻連接器的研發一直以來有著多物理整合的需求,只是過往問題未被重視,可以透過實作技術來彌補差異,但進入到 5G 通訊,這些多物理問題越趨重要,許多連接器廠商已經不能僅提供連接器產品就能提供完整的銷售服務了,更多的是需要協助客戶進行多物理效能的探討,而透過模擬可協助連接器廠商快速提供有效的解決方案給客戶。
 
談到模擬,許多人一直找不到全方位的模擬工具,例如:連接器的模擬除了要將 3D 模型匯入,還要考量插拔後變形、高功率溫升變形、金屬表面粗糙度與模型修模等多物理耦合的問題。這些問題經常需要不同部門或是使用不同軟體靠著檔案不斷複製並設定材料來整合與進行模擬。舉例而言,圖一為一個 PCIE 模擬的模型,該案例在未考量模型表面粗糙度的情況下,導致前期結果一直無法與實際實測情況相符;然而在加入更細的物理量考量:表面粗糙度後,其模擬結果已能與實際實測相符,這個案例就是典型的在高頻連接器應用中考量更細部的物理量來得到更精確於實測的結果。
 
 
圖一、將模型加入表面粗糙度設定
 
本文提供了一個完整的介紹全方位高頻連結器多物理模擬的 CAE 平台— Ansys,包含模擬工具 Ansys HFSS、Ansys Mechanical 與 Ansys SpaceClaim,透過 Ansys Workbench 整合了模型修模並與多個軟體串接來進行多物理場模擬。設計者可透過這樣的多物理整合模擬,達到貼近實際環境使用情境的結果,並透過 circuit 介面整合系統達到快速設計與進行裝置整合的目的。
 
 
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全方位高頻連結器多物理模擬設計攻略
2021-05-14 10:24:00
2021-05-18 17:15:00
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