CST2023線纜仿真案例（一）： 轉移阻抗

作者 | Wang Jieyu

不知道用過CST2023版本的小伙伴們有沒有發現在component library中出現了一個關于cable 轉移阻抗及屏蔽衰減的仿真案例—triaxial setup。下面就來詳細說說這個仿真案例。

在IEC 61254 -4中詳細描述了三同軸測試法的設置以及對電纜轉移阻抗和屏蔽衰減的研究。該案例中的仿真模型就是基于其中的方法B: 假設內部電路(如被測電纜)和信號發生器之間沒有阻抗匹配網絡。此外，內部電路有負載電阻（load resistor），而外部電路沒有阻尼電阻（damping resistor）。測試設置如下圖所示。

1、【仿真模型】

3D仿真模型由一個1m長的同軸線纜、一個金屬套管、一個連接器組成，如下圖所示。

其中，在同軸線兩端添加cable port，在連接器兩端添加waveguide port。可以仿真得到這兩部分3D模型的S參數，如下圖所示。

在電路模型中，同軸線一端連接port1，屏蔽層連接參考地。同軸線的另一端端接50Ω電阻后與屏蔽層短接，并與連接器一端相連。連接器的另一端連接port2。

在該案例的幫助文檔中給出了完整的模型示意圖，可以更加清晰地了解仿真模型與測試設置之間的對應關系。如用電路端口模擬信號發生器和接收機（網絡分析儀），用50Ω電阻模擬內部電路的負載電阻，以及連接器的外導體與金屬套管相連等，如下圖所示。

2、【仿真設置】

在schematic界面中添加S參數task: SPata1（S parameter Task），然后新增的SPata1 task下增加后處理task: PP1（Post Processing Task）。

S parameter Task的設置這里不贅述，基本上可以使用默認設置。

Post Processing Task中需要計算線纜的轉移阻抗、屏蔽衰減以及其相關的截止頻率。

3、【后處理設置】

添加PP1 task，并編輯相關后處理公式。詳細內容請參考CST2023 component library中的案例。

4、【仿真結果】

后處理所得結果如下。

轉移阻抗

考慮截止頻率的轉移阻抗

屏蔽衰減

考慮截止頻率的屏蔽衰減

5、【仿真結果分析及對比】

利用上述三同軸法仿真得到的轉移阻抗結果與Cable Studio中屏蔽層解析公式法得到的轉移阻抗進行對比可知，仿真與解析結果基本一致。

再對比兩種不同編織密度的屏蔽層的轉移阻抗，仿真及解析結果如下。從仿真結果可知，當Strands in one carrier=4時，屏蔽層的編織密度比較稀疏，屏蔽效果相比較差。