Clarity 3D Workbench仿真USB2.0實(shí)例

前言

?Clarity 3D 場(chǎng)求解器為信號(hào)完整性（SI）、電源完整性（PI）和電磁兼容（EMC）分析創(chuàng)建高度精確的 S 參數(shù)模型，使得仿真結(jié)果與實(shí)驗(yàn)室測(cè)量數(shù)據(jù)相匹配。

?使用 3DWorkbench軟件，用戶可以將電纜和接插件等機(jī)械結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)合，并將機(jī)電互連結(jié)構(gòu)建模為一個(gè)整體模型。Clarity 3D 場(chǎng)求解器還可與 Virtuoso、Cadence SiP 和 Allegro 設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)平臺(tái)集成，在 Allegro 和 Virtuoso 環(huán)境下設(shè)計(jì)三維結(jié)構(gòu)，在仿真優(yōu)化后導(dǎo)回設(shè)計(jì)工具中， 而無需重新繪制。

? Clarity 3D 場(chǎng)求解器技術(shù)解決了設(shè)計(jì)5G通信、汽車/ADAS、高性能計(jì)算和物聯(lián)網(wǎng)重最復(fù)雜的電磁(EM)挑戰(zhàn)。業(yè)界領(lǐng)先的Cadence分布式多處理技術(shù)為Clarity 3D場(chǎng)求解器提供了無限制的處理能力和10倍以上的運(yùn)行效率，能有效應(yīng)對(duì)更大更復(fù)雜的三維結(jié)構(gòu)電磁仿真需求。

Clarity 3D Workbench仿真USB2.0實(shí)例

打開Clarity 3D Workbench的工作平臺(tái)，點(diǎn)擊File–New ，創(chuàng)建一個(gè)新的工程文件：

如下圖所示：

選擇菜單欄中的Modeller–import，導(dǎo)入.step文件

在界面的左邊顯示了模型的材料，網(wǎng)絡(luò)，顏色等，如下圖所示：

模型的材料對(duì)于仿真尤為重要，需要根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置，在此次實(shí)例中，將模型的材料設(shè)置為copper：

在Project窗口中，右鍵單擊Coordinate Systems - WorldCS并選擇Add上下文菜單中的簡(jiǎn)單UCS。

在金屬引腳上添加對(duì)應(yīng)的UCS：

在新的UCS中，創(chuàng)建一個(gè)PEC邊界的矩形面，用來作為模型的地平面回路：

在相反的方向也創(chuàng)建一個(gè)PEC平面：

將連接器模型與創(chuàng)建的PEC平面進(jìn)行連接，右鍵單擊3D建模器窗口，選擇Project Edge - Onto Face，選中連接器的切面，系統(tǒng)提示選擇邊線并按鍵盤上的N鍵，雙擊PEC平面，軟件自動(dòng)完成連接，如下圖所示：

選擇兩張地網(wǎng)，右鍵單擊并設(shè)置邊界條件- PEC：

選擇信號(hào)網(wǎng)絡(luò)，右鍵單擊3D建模器窗口，選擇分配激勵(lì)-集總端口，系統(tǒng)彈出“端口定義”對(duì)話框，如下所示：

并將端口阻抗設(shè)置為50歐姆：

設(shè)置完的端口如圖所示：

從“視圖”菜單中選擇“視角-頂部”，或單擊工具欄上的“頂部”圖標(biāo)來查看頂部角度。創(chuàng)建一個(gè)覆蓋所有對(duì)象的矩形盒子，并將盒子的材料設(shè)置為空氣，如下所示：

設(shè)置需要仿真的頻率參數(shù):

查看仿真結(jié)果，在Result里面可生成標(biāo)準(zhǔn)的仿真報(bào)告并分析：

?

可以看到信號(hào)的S11（回波損耗）在474MHz時(shí)小于-10dB，回波損耗較小，仿真效果理想

信號(hào)的S21（插入損耗）在480MHz時(shí)小于-1dB，遠(yuǎn)小于-3dB，仿真效果很理想，仿真結(jié)果較好。

結(jié)論

• 多物理場(chǎng)耦合：Clarity 3D Workbench能夠處理電磁、熱、機(jī)械等多個(gè)物理場(chǎng)之間的耦合，提供全面的仿真能力。
• 高精度仿真：通過使用高效的數(shù)值算法和準(zhǔn)確的網(wǎng)格劃分技術(shù)，Clarity 3D Workbench能夠提供精確的仿真結(jié)果。
• 快速仿真：Clarity 3D Workbench利用并行計(jì)算和優(yōu)化的算法，能夠顯著加速仿真過程，提高工作效率。
• 直觀的用戶界面：Clarity 3D Workbench提供直觀的圖形用戶界面，使用戶能夠輕松設(shè)置仿真參數(shù)、觀察仿真結(jié)果并進(jìn)行后處理分析
• 準(zhǔn)確性：Clarity 3D Workbench能夠準(zhǔn)確預(yù)測(cè)電子器件和電路中的S參數(shù)，幫助用戶優(yōu)化設(shè)計(jì)并提供高性能的解決方案。
• 效率：Clarity 3D Workbench采用先進(jìn)的計(jì)算技術(shù)，能夠在短時(shí)間內(nèi)完成復(fù)雜的S參數(shù)仿真，提高工作效率。
• 可擴(kuò)展性：Clarity 3D Workbench具有強(qiáng)大的可擴(kuò)展性，可以在不同的應(yīng)用場(chǎng)景下進(jìn)行靈活的仿真，并與其他Cadence工具進(jìn)行無縫集成。

在實(shí)際連接器的設(shè)計(jì)中，Cadence Sigrity中的Clarity 3D電磁場(chǎng)仿真軟件可直接用于仿真設(shè)計(jì)，并取得一次成功。隨著仿真技術(shù)的日趨成熟，工程師完全可以將這種先進(jìn)的研發(fā)手段與傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合，從而提高研發(fā)設(shè)計(jì)能力，指導(dǎo)新產(chǎn)品的研發(fā)設(shè)計(jì)，從而節(jié)省產(chǎn)品開發(fā)成本，縮短開發(fā)周期。