线缆cable转移阻抗及屏蔽衰减的仿真案例

作者 | Wang Jieyu

不知道用过CST 2023版本的小伙伴们有没有发现在component library中出现了一个关于cable 转移阻抗及屏蔽衰减的仿真案例—triaxial setup。下面就来详细说说这个仿真案例。

在IEC 61254 -4中详细描述了三同轴测试法的设置以及对电缆转移阻抗和屏蔽衰减的研究。该案例中的仿真模型就是基于其中的方法B: 假设内部电路(如被测电缆)和信号发生器之间没有阻抗匹配网络。此外，内部电路有负载电阻（load resistor），而外部电路没有阻尼电阻（damping resistor）。测试设置如下图所示。

1、【仿真模型】

3D仿真模型由一个1m长的同轴线缆、一个金属套管、一个连接器组成，如下图所示。

其中，在同轴线两端添加cable port，在连接器两端添加waveguide port。可以仿真得到这两部分3D模型的S参数，如下图所示。

在电路模型中，同轴线一端连接port1，屏蔽层连接参考地。同轴线的另一端端接50Ω电阻后与屏蔽层短接，并与连接器一端相连。连接器的另一端连接port2。

在该案例的帮助文档中给出了完整的模型示意图，可以更加清晰地了解仿真模型与测试设置之间的对应关系。如用电路端口模拟信号发生器和接收机（网络分析仪），用50Ω电阻模拟内部电路的负载电阻，以及连接器的外导体与金属套管相连等，如下图所示。

2、【仿真设置】

在schematic界面中添加S参数task: SPata1（S parameterTask），然后新增的SPata1 task下增加后处理task:PP1（Post Processing Task）。

S parameter Task的设置这里不赘述，基本上可以使用默认设置。

Post Processing Task中需要计算线缆的转移阻抗、屏蔽衰减以及其相关的截止频率。

3、【后处理设置】

添加PP1 task，并编辑相关后处理公式。详细内容请参考CST2023 component library中的案例。

4、【仿真结果】

后处理所得结果如下。

转移阻抗

考虑截止频率的转移阻抗

屏蔽衰减

考虑截止频率的屏蔽衰减

5、【仿真结果分析及对比】

利用上述三同轴法仿真得到的转移阻抗结果与Cable Studio中屏蔽层解析公式法得到的转移阻抗进行对比可知，仿真与解析结果基本一致。

再对比两种不同编织密度的屏蔽层的转移阻抗，仿真及解析结果如下。从仿真结果可知，当Strands in one carrier=4时，屏蔽层的编织密度比较稀疏，屏蔽效果相比较差。

编辑：黄飞