連接器現(xiàn)狀介紹 電磁仿真技術(shù)介紹

作者|電磁應(yīng)用HFSS仿真秀金牌作者

一、連接器現(xiàn)狀介紹

隨著5G技術(shù)的逐步完善，萬(wàn)物互聯(lián)隨之提上日程，而在萬(wàn)物互聯(lián)推進(jìn)過(guò)程中，連接器是其中的關(guān)鍵之一，在實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景中，連接器千差萬(wàn)別，如圖1.

圖1 連接器

在實(shí)際中的連接器，一種是關(guān)于物理性的連接，另外一種是為了電磁信號(hào)順利通過(guò)而連接的功能。第一種主要關(guān)注結(jié)構(gòu)的結(jié)實(shí)程度，還有連接的穩(wěn)定性，第二種主要關(guān)注的是信號(hào)通過(guò)時(shí)，信號(hào)是否完整，信號(hào)質(zhì)量是否良好。對(duì)于第二種連接器因?yàn)槭玛P(guān)到電磁信號(hào)的傳輸性能，而電磁是一種特別抽象的物質(zhì)，往往靠經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)的結(jié)果，樣品加工后出現(xiàn)一系列問(wèn)題，出現(xiàn)問(wèn)題后通過(guò)試錯(cuò)循環(huán)加工的方式逐步使性能提高，直到達(dá)到成功為止，但這種方式成本巨大，對(duì)于企業(yè)研發(fā)領(lǐng)域不是長(zhǎng)久之計(jì)。

進(jìn)而越來(lái)越多的產(chǎn)品研發(fā)階段，提前對(duì)產(chǎn)品電磁性能預(yù)測(cè)的需求與日俱增。

二、電磁仿真技術(shù)介紹

電磁仿真關(guān)系到一門非常重要的學(xué)科，叫“電磁學(xué)”，電磁學(xué)是關(guān)注材料、電場(chǎng)和磁場(chǎng)之間相互作用的學(xué)科。比如，強(qiáng)電電流流入筆記本的電源適配器，同你家冰箱上產(chǎn)生磁場(chǎng)是有相關(guān)性的，他們可以用同一組公式來(lái)描述，那就是麥克斯韋方程（Maxwell Equation）。時(shí)變的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)，反之亦然。幾個(gè)電磁學(xué)中的基本量如E（電場(chǎng))、H（磁場(chǎng)）、J（電流）。

電磁學(xué)無(wú)處不在：許多設(shè)備都是在此基礎(chǔ)上開發(fā)出來(lái)，如手機(jī)、微波爐、電機(jī)、變壓器…

電磁學(xué)可被用作不同用途：通信（天線…)、功率傳輸（電機(jī)、變壓器…）、醫(yī)療設(shè)備（MRI…）

對(duì)于電磁問(wèn)題，我們通常會(huì)以頻率進(jìn)行衡量，單位是赫茲（Hz）。電池工作在0Hz（也叫直流），強(qiáng)電輸出的功率在60Hz，手機(jī)的工作在MHz（1e6)到GHz（1e9）的頻率范圍。如下圖應(yīng)用及為典型的電磁應(yīng)用范疇。

圖2電磁成像

圖3 電源模塊設(shè)計(jì)

圖4天線設(shè)計(jì)

圖5電機(jī)設(shè)計(jì)

連接器設(shè)計(jì)的問(wèn)題實(shí)質(zhì)上也是關(guān)注材料和電磁信號(hào)相互作用的問(wèn)題，也就是研究電磁學(xué)與連接器具體工程應(yīng)用的相互關(guān)系問(wèn)題。其核心基礎(chǔ)最終都追究到一組非常偉大的方程組——麥克斯韋方程組。如圖6，其發(fā)明者為英國(guó)物理學(xué)家麥克斯韋，如圖7

圖7 麥克斯韋方程組

目前研發(fā)的主要手段如下：

圖8研發(fā)手段實(shí)驗(yàn)

而經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期工程實(shí)踐，電磁仿真技術(shù)是最優(yōu)選擇，在研發(fā)產(chǎn)品系統(tǒng)前期就可以對(duì)系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)上有效評(píng)估，通過(guò)數(shù)字模型可以研究更深細(xì)節(jié)，也滿足目前中國(guó)數(shù)字化建設(shè)大框架，是為了技術(shù)研發(fā)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵動(dòng)能。

三、連接器仿真技術(shù)學(xué)習(xí)內(nèi)容

連接器仿真技術(shù)學(xué)習(xí)一共包含兩個(gè)方面，第一個(gè)方面為電磁仿真技術(shù)基礎(chǔ)部分，主要為后續(xù)在具體仿真中讓工程師清晰了解為什么這樣做，而不僅僅是得到一個(gè)仿真結(jié)果，而對(duì)結(jié)果的正確性確無(wú)法保證，學(xué)習(xí)電磁基礎(chǔ)后可以明顯增強(qiáng)工程師的創(chuàng)新能力，電磁基礎(chǔ)課是解決這個(gè)問(wèn)題量身定做的課程，也可關(guān)注仿真秀 工信部ANSYS電磁工程師認(rèn)證輔助視頻課程。

第二個(gè)方面為具體工程應(yīng)用行業(yè)中連接器仿真案例及實(shí)操過(guò)程，有助于增強(qiáng)工程師理論到具體工程應(yīng)用的過(guò)渡，對(duì)于學(xué)生，實(shí)現(xiàn)的是從學(xué)校學(xué)生到工程應(yīng)用工程師轉(zhuǎn)變，而對(duì)于工程經(jīng)驗(yàn)非常多的工程師，不是工程專家，也可以重新回顧過(guò)來(lái)看電磁基礎(chǔ)部分，這樣增強(qiáng)工程和理論的銜接關(guān)系，從而增加工程經(jīng)驗(yàn)底蘊(yùn)，進(jìn)而增強(qiáng)工程創(chuàng)新能力，實(shí)現(xiàn)工程師到電磁仿真工程專家的轉(zhuǎn)變。

四、ANSYSHFSS連接器電磁仿真啟蒙課

目前針對(duì)連接器電磁仿真專門開展的仿真技術(shù)培訓(xùn)少之又少。因?yàn)槠淅碚摶A(chǔ)要求高，還需要具備大量的工程經(jīng)驗(yàn)，才能勝任培訓(xùn)講師，這樣的人才市場(chǎng)上十分稀缺。

為了幫助大家的學(xué)習(xí)，筆者應(yīng)仿真秀邀約，特定于2021年8月17日20時(shí)00分，通過(guò)仿真秀直播系統(tǒng)為大家?guī)?lái)《ANSYSHFSS連接器電磁仿真啟蒙課》。

編輯：hfy