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本文始於2021,依ANSYS技術發佈的時間,分別介紹四種分析纜線(cable)接連接器(connector)所帶出的EMI模擬技術,與討論其個別的適用條件與限制。
Full HFSS 3D Model for connector + cable
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HFSS 3D Model for connector + 3D field of cable generated by Q2D
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HFSS 3D Model for connector + 3D field of cable generated by EMA3D (2020R2 new)
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HFSS 3D Model for connector + 3D field of cable generated by 3D Component cable modeling (2021R2 new)
問題與討論
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以下針對不同模擬手法的優缺點比較,其中所提的"難",意旨沒有直接的方法,但有間接的workaround。
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Full HFSS 3D Model for connector + cable
優點:可正確考慮纜線與連接器連接所引起的輻射(pigtail effect),可以模擬直絞線,可考慮不同纜線束間的耦合
缺點:模擬時間長,難對空間上任意彎曲的絞線建模,難事前評估不同種編織屏蔽層的EMI差異
2.1 半米長的直線
2.2 半米長的直絞線
比較2.1與2.2在3米的遠場EMI,發現在1.8GHz以內幾乎一模一樣,但2.2的求解時間幾乎是2.1的7~10倍。
只要兩條線原本就貼的夠近,那有沒有再做絞線的遠場EMI,預期差異不會太大。
但此例絞線的1.8G以上反而遠場EMI較強(不論是noise floor或580MHz倍頻),這挺有趣的,待查
2.3 半米長的彎曲絞線
2.4 半米長、包覆屏蔽層的彎曲絞線
2.5 半米長、帶pigtail effect、包覆屏蔽層的彎曲絞線
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HFSS 3D Model for connector + 3D field of cable generated by Q2D
優點:模擬時間短,可以模擬空間上任意彎曲的絞線EMI
缺點:無法考慮纜線與連接器連接所引起的輻射,難事前評估不同編織屏蔽層的EMI差異,無法考慮不同纜線束間的耦合
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HFSS 3D Model for connector + 3D field of cable generated by EMA3D
優點:模擬時間短,可模擬空間上任意彎曲的絞線EMI,可評估不同編織屏蔽層的EMI差異,可考慮不同纜線束間的耦合
缺點:無法考慮纜線與連接器連接所引起的輻射,需要額外的EMA3D product license
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HFSS 3D Model for connector + 3D field of cable generated by 3D Component cable modeling
優點:模擬時間短,可以模擬空間上任意彎曲的絞線EMI,可評估不同編織屏蔽層的EMI差異
缺點:無法考慮纜線與連接器連接所引起的輻射,無法考慮不同纜線束間的耦合
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問題與討論
6.1 如何取得各種不同連接器的3D模型?
6.2 在2.4中,如何模擬不同編織屏蔽層的纜線EMI?
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[1] "EMI Sensitivity Study and Mitigation Method of multi-GHz RF Cable and Connector", IEEE EMCSIPI, 2020.
[2] Han X., "Finite Element Analysis Modeling and Experimental Verification of Reflected Wave Phenomena in Variable Speed Machine Drive Cables", IEEE International Electric Machines and Drives Conference (IEMDC), 2017.