四同轴连接器特性阻抗的计算与仿真建模

论文摘要

随着当今电子技术的飞速发展,在民用和军事领域都不可避免地面临高速数据的采集和传输问题。正是在这种需求背景下,一种专用于高速差分网线并能与差分信号传输匹配的新型四同轴连接器应运而生。这种连接器具有很高的串音抑制和抗干扰能力,能节省体积,并能适应恶劣的环境,应用前景十分广阔。由于目前世界上只有少数公司生产这种连接器,而我国国内尚无独立研发生产的企业,对四同轴连接器进行研究和开发,对于我国军事和机载项目赶超世界先进水平有很大的重要性和迫切性。四同轴连接器的设计应做到使其特性阻抗与传输线匹配,做到信号衰减小,串音抑制度高,这就需要首先研究其特性阻抗的计算方法,使生产者能够在人为控制其特性阻抗在较精确范围内的情况下,做到与不同的传输线在尺寸型号上的匹配。其次就是要建立起四同轴连接器的仿真模型和仿真系统,使设计者能够对其复杂的实际结构进行调节,以达到设计要求。本课题为赛因公司和某厂的合作项目,结合了工程需要,首先提出了一种四同轴连接器在理想情况下的简化模型,并论证了其可行性;然后分别从电磁场和数值计算两方面研究了四同轴连接器特性阻抗的计算方法,接着用这两种方法计算了不同参数条件下四同轴简化模型的特性阻抗,并与HFSS仿真结果进行了比较,可以看出三者数据十分接近,从而论证了两种计算方法的正确性;最后依据国外一款该类产品的各项参数建立了四同轴连接器的HFSS仿真模型,并进行了仿真,然后将仿真结果与实际产品技术指标进行了比较,论证了仿真模型的可行性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 射频同轴连接器简介
• 1.1.1 射频同轴连接器发展概况
• 1.1.2 射频同轴连接器发展趋势
• 1.2 高速数据传输线及其互连简介
• 1.2.1 高速数据传输线简介
• 1.2.2 四同轴连接器简介
• 1.3 本课题工作概述
• 第二章 电磁场基本理论
• 2.1 电磁场理论的一些基本概念和定律
• 2.1.1 库仑定律
• 2.1.2 高斯定律
• 2.1.3 电通量密度
• 2.1.4 磁场强度
• 2.2 电磁场的基本方程
• 2.2.1 全电流定律:麦克斯韦第一方程
• 2.2.2 法拉第—楞次定律:麦克斯韦第二方程
• 2.2.3 高斯定律:麦克斯韦第三方程
• 2.2.4 磁通连续性原理:麦克斯韦第四方程
• 2.3 电磁场的媒质边界条件
• 2.3.1 电场的边界条件
• 2.3.2 磁场的边界条件
• 2.3.3 理想导体与介质界面上电磁场的边界条件
• 2.4 电场与磁场的能量及坡印廷定理
• 2.5 矩量法概要
• 第三章 传输线理论
• 3.1 均匀传输线理论
• 3.1.1 均匀传输线方程及其解
• 3.1.2 无耗均匀传输线
• 3.1.3 有耗均匀传输线
• 3.2 差分传输线
• 3.2.1 差分信号
• 3.2.2 差分传输线等效电路分析
• 3.2.3 LVDS技术简介
• 第四章 四同轴连接器特性阻抗的计算
• 4.1 四同轴接头理论模型的简化
• 4.2 四同轴简化模型的电磁场分析
• 4.2.1 简化模型有效电阻的分析
• 4.2.2 简化模型电感的分析
• 4.2.3 简化模型电容的分析
• 4.2.4 简化模型电导的分析
• 4.3 四同轴简化模型的数值分析
• 4.3.1 广义电容矩阵的矩量法求解
• 4.3.2 电容矩阵的转换
• 4.3.3 计算程序段
• 4.4 计算与验证
• 第五章 实际四同轴连接器HFSS模型的建立及仿真
• 5.1 四同轴连接器三维仿真模型的建立
• 5.2 四同轴连接器三维模型仿真
• 5.2.1 近似理想模型仿真
• 5.2.2 接近实际情况模型的仿真
• 第六章 总结
• 致谢
• 参考文献
• 个人简历
• 在学期间撰写的论文
• 在学期间获得的奖励