HFSS连接器建模和优化
1个回答
展开全部
使用高速连接器时，对焊盘设计、过孔设计有一定要求，本文以一个SMP连接器为例，阐述优化其PCB设计的过程。
将连接器厂商提供的3D模型导入HFSS，改变设计参数（主要是与信号同层的GND Shape间距、过孔数量及间距等），观察TDR。
第一步通过Polar计算一下PCB走线的特征阻抗值，本例中走线阻抗为52.46Ohm，实际制造时会要求板厂控制50Ohm+/-10%阻抗，板厂会相应调整线宽、叠层厚或其他设计参数和工艺参数来满足阻抗控制要求。
PCB通过BRD->SIW->HFSS的流程导入。在SIW环节需要对PCB进行前处理，具体包含以下步骤和注意事项：
a. 剪切。只将连接器及就近走线手动剪切出来，方便添加Wave Port，减小仿真规模。
b. 叠层设置。将真实叠层设置进SIWAVE，包含介质的Dk/Df。
c. 过孔设置。设置正确的孔壁厚度或是金属填实。
d. 3D导出设置。3D Export Options->Solid Model，取消勾选100% Via Fill，Ignore unconnected pads, Ignore cutouts with area, Ignore cutouts with geometries，总之工具希望简化3D建模的都取消掉。3D Export Options->General，务必将Pad Facets, AntiPad Facets, Via Facets宣威True Cylinder，否则导入到HFSS中圆形会变成多边形。
e. 网络设置。务必将待仿真信号网络勾选，否则默认导入HFSS以后会自动删除未勾选的网络形状。
在HFSS界面进行三维结构建模，包含以下步骤和注意事项：
a. PCB铜皮内收。PCB板厂在加工时，会对Outline边缘处铜皮内收0.2mm，在BRD文件中，shape很好处理，但Pad无法处理，需要在HFSS里面进行内收。铜皮内收可以使用Draw box，沿着介质边画长方体，再选中铜皮和box右键->Edit->Boolean->Substract，选择左侧元件减去右侧元件。
b. PCB信号剪切。SIWAVE中Trace的剪切面会呈椭圆形，为了方便在剪切面创建Wave Port，需要将其剪切。
c. 导入连接器模型。本例中连接器模型格式为*.a3dcomp，模型内部内建了wave port，需要将求解类型修改为，Drive Modal, 方法为HFSS->Solution Type Modal，安费诺对其说明为：
Project Manager->3D Components右键->Browse 3D Components，选择相应的*.a3dcomp模型导入。
d. 移动连接器模型。通过Rotate、Move命令，将连接器移动到PCB相应位置，一般连接器和PCB之间会留0.1mm高度填锡。
e. 画锡。根据连接器尺寸图画锡，充分利用布尔运算功能。
f. 创建Port。除了连接器内部wave port以外，需要在PCB走线端手动画wave port。wave port的积分线从底到顶，大小遵循以下经验规则：
g. 画空气盒子。需要空气盒子的一面与连接器处wave port共面，另一面与PCB处wave port共面，其他几面的设置原则TBD。
h. 设置仿真条件，启动仿真。
根据TDR结果，发现连接器的Pin处阻抗偏小，最低处达到38.5Ohm，通过分析应该是信号焊盘处焊盘偏大导致的，但是为了可焊性不能缩小焊盘，只能调节其他参数。现在通过两个手段进行调整：
-在信号焊盘下方挖地
-增加L2的GND避让
仿真考虑5种情况：
从TDR可以看出：
从S11可以看出：
从Group Delay可以看出：
由上面分析可知，对于需要焊接的连接器而言，无论如何需要一个大焊盘，从而导致阻抗偏低。如果需要更高的频率范围，则可以考虑点触式SMA连接器，针用类似Pogo Pin的形式顶在Pad上，通过螺丝进行加固。
可以看一下上述结构中，回流路径上的电场是怎么分布的：
可以发现：
将连接器厂商提供的3D模型导入HFSS，改变设计参数（主要是与信号同层的GND Shape间距、过孔数量及间距等），观察TDR。
第一步通过Polar计算一下PCB走线的特征阻抗值，本例中走线阻抗为52.46Ohm，实际制造时会要求板厂控制50Ohm+/-10%阻抗，板厂会相应调整线宽、叠层厚或其他设计参数和工艺参数来满足阻抗控制要求。
PCB通过BRD->SIW->HFSS的流程导入。在SIW环节需要对PCB进行前处理，具体包含以下步骤和注意事项：
a. 剪切。只将连接器及就近走线手动剪切出来，方便添加Wave Port，减小仿真规模。
b. 叠层设置。将真实叠层设置进SIWAVE，包含介质的Dk/Df。
c. 过孔设置。设置正确的孔壁厚度或是金属填实。
d. 3D导出设置。3D Export Options->Solid Model，取消勾选100% Via Fill，Ignore unconnected pads, Ignore cutouts with area, Ignore cutouts with geometries，总之工具希望简化3D建模的都取消掉。3D Export Options->General，务必将Pad Facets, AntiPad Facets, Via Facets宣威True Cylinder，否则导入到HFSS中圆形会变成多边形。
e. 网络设置。务必将待仿真信号网络勾选，否则默认导入HFSS以后会自动删除未勾选的网络形状。
在HFSS界面进行三维结构建模，包含以下步骤和注意事项：
a. PCB铜皮内收。PCB板厂在加工时，会对Outline边缘处铜皮内收0.2mm，在BRD文件中，shape很好处理，但Pad无法处理，需要在HFSS里面进行内收。铜皮内收可以使用Draw box，沿着介质边画长方体，再选中铜皮和box右键->Edit->Boolean->Substract，选择左侧元件减去右侧元件。
b. PCB信号剪切。SIWAVE中Trace的剪切面会呈椭圆形，为了方便在剪切面创建Wave Port，需要将其剪切。
c. 导入连接器模型。本例中连接器模型格式为*.a3dcomp，模型内部内建了wave port，需要将求解类型修改为，Drive Modal, 方法为HFSS->Solution Type Modal，安费诺对其说明为：
Project Manager->3D Components右键->Browse 3D Components，选择相应的*.a3dcomp模型导入。
d. 移动连接器模型。通过Rotate、Move命令，将连接器移动到PCB相应位置，一般连接器和PCB之间会留0.1mm高度填锡。
e. 画锡。根据连接器尺寸图画锡，充分利用布尔运算功能。
f. 创建Port。除了连接器内部wave port以外，需要在PCB走线端手动画wave port。wave port的积分线从底到顶，大小遵循以下经验规则：
g. 画空气盒子。需要空气盒子的一面与连接器处wave port共面，另一面与PCB处wave port共面，其他几面的设置原则TBD。
h. 设置仿真条件，启动仿真。
根据TDR结果，发现连接器的Pin处阻抗偏小，最低处达到38.5Ohm，通过分析应该是信号焊盘处焊盘偏大导致的，但是为了可焊性不能缩小焊盘，只能调节其他参数。现在通过两个手段进行调整：
-在信号焊盘下方挖地
-增加L2的GND避让
仿真考虑5种情况：
从TDR可以看出：
从S11可以看出：
从Group Delay可以看出：
由上面分析可知，对于需要焊接的连接器而言，无论如何需要一个大焊盘，从而导致阻抗偏低。如果需要更高的频率范围，则可以考虑点触式SMA连接器，针用类似Pogo Pin的形式顶在Pad上，通过螺丝进行加固。
可以看一下上述结构中，回流路径上的电场是怎么分布的：
可以发现：
已赞过
已踩过<
评论
收起
你对这个回答的评价是？
推荐律师服务：
若未解决您的问题，请您详细描述您的问题，通过百度律临进行免费专业咨询
