Clarity 3D Workbench仿真USB2.0实例

 

前言

• Clarity 3D 场求解器为信号完整性（SI）、电源完整性（PI）和电磁兼容（EMC）分析创建高度精确的 S 参数模型，使得仿真结果与实验室测量数据相匹配。

• 使用 3DWorkbench软件，用户可以将电缆和接插件等机械结构与系统设计结合，并将机电互连结构建模为一个整体模型。Clarity 3D 场求解器还可与 Virtuoso、Cadence SiP 和 Allegro 设计实现平台集成，在 Allegro 和 Virtuoso 环境下设计三维结构，在仿真优化后导回设计工具中， 而无需重新绘制。

• Clarity 3D 场求解器技术解决了设计5G通信、汽车/ADAS、高性能计算和物联网重最复杂的电磁(EM)挑战。业界领先的Cadence分布式多处理技术为Clarity 3D场求解器提供了无限制的处理能力和10倍以上的运行效率，能有效应对更大更复杂的三维结构电磁仿真需求。

 

 

Clarity 3D Workbench仿真USB2.0实例
 

 

打开Clarity 3D Workbench的工作平台，点击File–New ，创建一个新的工程文件：

如下图所示：

选择菜单栏中的Modeller–import，导入.step文件

 

在界面的左边显示了模型的材料，网络，颜色等，如下图所示：

 

模型的材料对于仿真尤为重要，需要根据实际情况设置，在此次实例中，将模型的材料设置为copper：

在Project窗口中，右键单击Coordinate Systems - WorldCS并选择Add上下文菜单中的简单UCS。

在金属引脚上添加对应的UCS：

在新的UCS中，创建一个PEC边界的矩形面，用来作为模型的地平面回路：

在相反的方向也创建一个PEC平面：

将连接器模型与创建的PEC平面进行连接，右键单击3D建模器窗口，选择Project Edge - Onto Face，选中连接器的切面，系统提示选择边线并按键盘上的N键，双击PEC平面，软件自动完成连接，如下图所示：

选择两张地网，右键单击并设置边界条件- PEC：

选择信号网络，右键单击3D建模器窗口，选择分配激励-集总端口，系统弹出“端口定义”对话框，如下所示：

 

并将端口阻抗设置为50欧姆：

设置完的端口如图所示：

 

从“视图”菜单中选择“视角-顶部”，或单击工具栏上的“顶部”图标来查看顶部角度。创建一个覆盖所有对象的矩形盒子，并将盒子的材料设置为空气，如下所示：

设置需要仿真的频率参数:

查看仿真结果，在Result里面可生成标准的仿真报告并分析：

 

可以看到信号的S11（回波损耗）在474MHz时小于-10dB，回波损耗较小，仿真效果理想

 

信号的S21（插入损耗）在480MHz时小于-1dB，远小于-3dB，仿真效果很理想，仿真结果较好。

 

 

结论

• 多物理场耦合：Clarity 3D Workbench能够处理电磁、热、机械等多个物理场之间的耦合，提供全面的仿真能力。
• 高精度仿真：通过使用高效的数值算法和准确的网格划分技术，Clarity 3D Workbench能够提供精确的仿真结果。
• 快速仿真：Clarity 3D Workbench利用并行计算和优化的算法，能够显著加速仿真过程，提高工作效率。
• 直观的用户界面：Clarity 3D Workbench提供直观的图形用户界面，使用户能够轻松设置仿真参数、观察仿真结果并进行后处理分析
• 准确性：Clarity 3D Workbench能够准确预测电子器件和电路中的S参数，帮助用户优化设计并提供高性能的解决方案。
• 效率：Clarity 3D Workbench采用先进的计算技术，能够在短时间内完成复杂的S参数仿真，提高工作效率。
• 可扩展性：Clarity 3D Workbench具有强大的可扩展性，可以在不同的应用场景下进行灵活的仿真，并与其他Cadence工具进行无缝集成。

在实际连接器的设计中，Cadence Sigrity中的Clarity 3D电磁场仿真软件可直接用于仿真设计，并取得一次成功。随着仿真技术的日趋成熟，工程师完全可以将这种先进的研发手段与传统的实验和设计经验相结合，从而提高研发设计能力，指导新产品的研发设计，从而节省产品开发成本，缩短开发周期。