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HFSS 3D Layout做连接器MCAD+PCB SI分析的配合使用方法

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在高频高速信号通过连接器和 PCB 传输时，信号衰减是一个显著的问题。这是因为随着信号频率的升高，传输线的寄生电阻、电感和电容等因素对信号的影响加剧。例如，在高速数字信号传输中，信号频率可能达到数GHz，此时传输线的趋肤效应会导致电阻增大，使信号幅度不断下降。对于长距离的 PCB 布线或者使用了多个连接器的链路，信号衰减可能会累积，最终导致接收端无法正确识别信号。从物理原理上讲，信号衰减主要是由于能量的损耗。在高频情况下，电场和磁场的变化更加剧烈，传输线中的介质材料会吸收部分电磁能量，同时金属导体中的电子运动也会产生焦耳热，消耗信号能量。如下图所示，当前有一段SMA接头和PCB传输线，传统的研究整个通道的SI性能的话比较简单繁琐，即分别仿真得到各自通道的性能，然后再做分析，缺点不言而喻；而本次将演示如何将SMA头和PCB的传输线进行连接，直接查看整个通道的性能。

1. 在 HFSS 3D Layout中打开一个具有预定义 3 层 PCB 的项目，通道走线在内层即中间层，并且周边做了地孔，细节如下所示：

2. 这一步则是要在在信号走线的两端添加两个 SMA 连接器，首先我们的SMA是已经封装好的3D组件，导入步骤如下：

3. 接着选中，SMA 连接器所在文件夹，其格式为.a3dcomp，

4. 为了将 SMA 连接器移动到跟踪的末尾，最好提前一步将视图切换好了（请在 Layout 功能区上选择 Orient -> Top），将鼠标悬停在信号迹线的末端，直到光标捕捉到迹线的末端（光标变为三角形），然后将连接器放在此位置，重复在信号线的另一端添加第二个连接器

5. 调整连接器的属性突出显示其中一个 SMA 并检查“属性”窗口，选择“Footprint”选项卡，并确保每个组件都放置在 L1 层上

6. 定义端口配置激励

选择其中一个连接器的端口，右键单击并选择端口 -> 创建端口

7. 添加 HFSS 解决方案设置

项目树中，右键单击 Analysis 并择 Add HFSS Solution Setup....-> Auto，设置频率扫描参数，扫描类型：插值法，扫频范围0 GHz开始2 GHz停止，步长：0.01 GHz

8. 仿真计算之前必须要验证和分析要验证项目，请单击功能区中的“Validate”图标，并选中“Analyze”选项卡

选择得到整个通道的插损和回损性能

最后，本次演示了如何在 HFSS 3D Layout中集成 3D 组件和 PCB的连接以及性能研究，简洁高效。ANSYS HFSS 3D Layout 作为连接器(MCAD)+PCB(ECAD) SI分析的最佳拍档不仅能够支持其他主要电子计算机辅助设计（ECAD）系统生成的各种布局格式，结合各类连接器（MCAD）模型使用 HFSS 求解器进行分析；而且还支持参数化分析与优化：可以对诸如走线宽度等几何参数进行轻松参数化设置，并利用集成在 HFSS 3D Layout 界面内的 Ansys Optimetrics 工具进行优化。这有助于设计师快速探索不同设计参数对电路性能的影响，从而找到最优的设计方案。

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