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      射頻器件連接器仿真的廬山真面目

      日期:2021-12-02 11:05
      瀏覽次數:13
      摘要: 無論是在產品中,還是在測試中,射頻連接器都是應用*廣一款射頻器件。射頻連接器的種類繁多,到底應該怎么去選擇合適的連接器呢?選擇了合適的連接器,我們在設計仿真時應該注意什么?連接器仿真應該注意什么?這篇文章中,我們一起來尋找答案。 ? 圖1 射頻連接器 一、射頻連接器的種類及其應用 正如我們上圖所示,連接器種類繁多,即使同一種連接器,因為應用的場景不同,也會有多種對應的結構形式。 根據連接器內芯結構的不同,可以分為公頭和母頭,公頭Male 的內芯是一根針,而對應的母頭Female 內芯則是一個帶有彈片結構...

      無論是在產品中,還是在測試中,射頻連接器都是應用*廣一款射頻器件。射頻連接器的種類繁多,到底應該怎么去選擇合適的連接器呢?選擇了合適的連接器,我們在設計仿真時應該注意什么?連接器仿真應該注意什么?這篇文章中,我們一起來尋找答案。
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      圖1 射頻連接器
      一、射頻連接器的種類及其應用
      正如我們上圖所示,連接器種類繁多,即使同一種連接器,因為應用的場景不同,也會有多種對應的結構形式。
      根據連接器內芯結構的不同,可以分為公頭和母頭,公頭Male 的內芯是一根針,而對應的母頭Female 內芯則是一個帶有彈片結構的孔,這一對公頭和母頭共同構成連接器的適配結構。在實際應用中,注意區分連接器的適配情況。
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      圖2 連接器的公頭和母頭結構
      除了內芯結構的不同之外,根據連接器的結構尺寸可以分為:N type, BNC, SMA, SMB, 2.4mm, 2.92mm, 3.5mm等等,每種連接器都有各自的應用場景。圖3 給出了常用連接器的工作頻率范圍,一般來說,連接器的同軸線直徑越小,其可工作頻率越高。這個在選擇連接器時要特別注意,如果我們要設計一款應用在毫米波波段的射頻器件,選用常規的Type N或者一般的SMA就不合適了。
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      圖3 常見連接器的工作頻率范圍,來源于cdn.rohde-schwarz.com
      除了圖3 給出的常用連接器的工作頻率范圍之外,還要注意,不是所有的Type N都可以工作到11GHz,有的可能直到6GHz。所以在連接器選型之后,我們還需要查看這款連接器供應商的datasheet,確認一下這款連接器實際的工作頻率范圍。圖4給出了一款type N型連接器的datasheet,從圖中我們可以查到該連接器所應用的實際工作頻率范圍。
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      圖4  Type N 連接器 datasheet
      二、仿真時到底該不該包含連接器
      選擇好設計測試所需要的連接器之后,又面臨一個新的問題?設計仿真時,連接器模型到底應不應該加進去?很多射頻人員可能會選擇不加。50歐姆的連接器不是直接用50歐姆波端口代替就可以了,連接器模型有影響嗎?反正樣品回來之后可以調試。我在設計中,也經常會自以為是的直接用波端口來代替,比如圖5所示的仿真模型。我們可以快速精   確的進行仿真,得到滿足要求的仿真曲線。

       

      圖5 Wilkinson 功分器仿真模型和曲線
      但在實際測試中,經常會發現實測性能和仿真差別甚大,有的可能完全不符合。對于PCB電路,經驗老道的射頻工程師拿著手術刀,輕輕一劃,妙手回春,就可以把性能調試的很好。但在目前精益仿真的模型下,你有沒有去思考,到底是哪里出了問題?是仿真不準確?還是樣品做工太差?
      其實很多時候問題就出在波端口設置中。因為你認為的50歐姆,在實際中可能不是50歐姆。在微帶線和連接器焊接的地方,由于物理結構的不連續,會引入阻抗的失配。而這塊阻抗不連續的存在,很可能就是導致樣品仿真和實測曲線偏差的主要原因。
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      圖6 連接器仿真模型
      所以,在設計仿真時,一定不要偷懶,*好能把實際樣品中所用的到結構盡可能完整的仿真進去,仿真效率可能會打折扣,但是準確率卻會大大提高,做到真正意義上的仿”真“,哪怕是*簡單的一條微帶線。
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      圖7 連接器和微帶線仿真模型
      以下內容來自仿真秀ANSYS連接器電磁仿真公開課預告:HFSS和CST究竟該怎么選?連接器電磁仿真干貨來了
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      圖8 帶通濾波器
      三、連接器電磁仿真公開課
      以下連接器公開課由仿真秀優良講師電磁應用HFSS-張老師主講,他畢業于西安電子科技大學計算電磁學專業,師從郭立新教授,專注電磁產品設計,包括天線、濾波器、連接器、耦合器、阻容感等微波部件。曾支持ANSYS中國電磁業務產線,提供電磁業務技術支持,任上等電磁應用技術工程師,解決大量電磁仿真及EMC設計問題

      粵公網安備 44190002002243號

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