Clarity 3D Workbench仿真USB2.0實例

前言

?Clarity 3D 場求解器為信號完整性（SI）、電源完整性（PI）和電磁兼容（EMC）分析創建高度精確的 S 參數模型，使得仿真結果與實驗室測量數據相匹配。

?使用 3DWorkbench軟件，用戶可以將電纜和接插件等機械結構與系統設計結合，并將機電互連結構建模為一個整體模型。Clarity 3D 場求解器還可與 Virtuoso、Cadence SiP 和 Allegro 設計實現平臺集成，在 Allegro 和 Virtuoso 環境下設計三維結構，在仿真優化后導回設計工具中， 而無需重新繪制。

? Clarity 3D 場求解器技術解決了設計5G通信、汽車/ADAS、高性能計算和物聯網重最復雜的電磁(EM)挑戰。業界領先的Cadence分布式多處理技術為Clarity 3D場求解器提供了無限制的處理能力和10倍以上的運行效率，能有效應對更大更復雜的三維結構電磁仿真需求。

Clarity 3D Workbench仿真USB2.0實例

打開Clarity 3D Workbench的工作平臺，點擊File–New ，創建一個新的工程文件：

如下圖所示：

選擇菜單欄中的Modeller–import，導入.step文件

在界面的左邊顯示了模型的材料，網絡，顏色等，如下圖所示：

模型的材料對于仿真尤為重要，需要根據實際情況設置，在此次實例中，將模型的材料設置為copper：

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

在金屬引腳上添加對應的UCS：

在新的UCS中，創建一個PEC邊界的矩形面，用來作為模型的地平面回路：

在相反的方向也創建一個PEC平面：

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

選擇兩張地網，右鍵單擊并設置邊界條件- PEC：

選擇信號網絡，右鍵單擊3D建模器窗口，選擇分配激勵-集總端口，系統彈出“端口定義”對話框，如下所示：

并將端口阻抗設置為50歐姆：

設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”圖標來查看頂部角度。創建一個覆蓋所有對象的矩形盒子，并將盒子的材料設置為空氣，如下所示：

設置需要仿真的頻率參數:

查看仿真結果，在Result里面可生成標準的仿真報告并分析：

?

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

信號的S21（插入損耗）在480MHz時小于-1dB，遠小于-3dB，仿真效果很理想，仿真結果較好。

結論

• 多物理場耦合：Clarity 3D Workbench能夠處理電磁、熱、機械等多個物理場之間的耦合，提供全面的仿真能力。
• 高精度仿真：通過使用高效的數值算法和準確的網格劃分技術，Clarity 3D Workbench能夠提供精確的仿真結果。
• 快速仿真：Clarity 3D Workbench利用并行計算和優化的算法，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，使用戶能夠輕松設置仿真參數、觀察仿真結果并進行后處理分析
• 準確性：Clarity 3D Workbench能夠準確預測電子器件和電路中的S參數，幫助用戶優化設計并提供高性能的解決方案。
• 效率：Clarity 3D Workbench采用先進的計算技術，能夠在短時間內完成復雜的S參數仿真，提高工作效率。
• 可擴展性：Clarity 3D Workbench具有強大的可擴展性，可以在不同的應用場景下進行靈活的仿真，并與其他Cadence工具進行無縫集成。

在實際連接器的設計中，Cadence Sigrity中的Clarity 3D電磁場仿真軟件可直接用于仿真設計，并取得一次成功。隨著仿真技術的日趨成熟，工程師完全可以將這種先進的研發手段與傳統的實驗和設計經驗相結合，從而提高研發設計能力，指導新產品的研發設計，從而節省產品開發成本，縮短開發周期。