In diesem Beispiel wird ein 9-poliger Steckverbinder aus einer SAT-CAD-Datei (gespeichert als Text), einer Datei im Standardformat, in XFdtd importiert. Der Steckverbinder besteht aus drei Hauptteilen: dem leitenden Außengehäuse, den 9 Stiften (Stecker und Buchse), die die Verbindung bilden, und dem isolierenden Dielektrikum, das die Stifte umgibt. Abbildung 1 zeigt die vollständige Steckverbinderbaugruppe, wobei die leitenden Teile in Weiß und das Dielektrikum in Grün dargestellt sind. In Abbildung 2 wurde die äußere Verpackung entfernt, um die dielektrischen Isolierkörper und die Enden der Stifte zu zeigen. Abbildung 3 zeigt nur die Stifte.
Abbildung 1: CAD-Ansicht des gesamten Steckverbinders mit allen sichtbaren Teilen.
Abbildung 2: CAD-Ansicht des Steckverbinders mit entfernter Außenabschirmung, die die internen Stifte und die Isolierung zeigt.
Abbildung 3: CAD-Ansicht des Steckverbinders, wobei nur die Stifte sichtbar sind. Wie zu sehen ist, treffen sich die Stifte in der Mitte in den männlichen und weiblichen Teilen.
Aufgrund des hohen Detaillierungsgrads wird das Gerät in einem FDTD-Gitter mit einer Auflösung von 0,075 mm vernetzt, was eine Geometrie von etwa 13 Millionen Zellen ergibt. Eine Ansicht des resultierenden Netzes ist in Abbildung 4 zu sehen, wobei einige Teile entfernt wurden, um die Details der internen Komponenten zu zeigen.
Abbildung 4: Netzansicht der FDTD-Geometrie in XF7, wobei einige Teile entfernt wurden, um interne Details zu zeigen.
Als Anregung für die Simulation dient ein breitbandiger Gaußimpuls mit einem Frequenzgehalt von bis zu 10 GHz. Der Puls wird in einen der Pins eingespeist, wobei die Hohlleiteranschlussfunktion von XFdtd verwendet wird. Die resultierende Feldverteilung des Eingangsports ist in Abbildung 5 dargestellt. Für diese Simulation wird das Signal an den Pin in der rechten unteren Ecke der Abbildungen 1-4 angelegt, wobei der Eingang von der +X-Seite des Pins mit Ausbreitung in Richtung des -X-Endes erfolgt. Die S-Parameter an allen Pins werden für diese Simulation gespeichert.
Abbildung 5: Die Feldverteilung des Eingangstors, die zur Anregung der Simulation unter Verwendung der Hohlleiterportfunktion verwendet wurde.
In Abbildung 6 ist das elektrische Feld auf dem erregten Stift an einem Punkt dargestellt, an dem das Signal gerade das Ausgangsende des Stifts erreicht. In Abbildung 7 haben die Felder das Ende des Stifts passiert und beginnen, in die anderen benachbarten Stifte zu fließen. In Abbildung 8 ist genügend Zeit vergangen, damit die Felder alle Stifte in der Struktur erreichen.
Abbildung 6: Transientes elektrisches Feld in einem Querschnitt des Steckverbinders, wenn das Feld gerade den Ausgangsanschluss erreicht.
Abbildung 7: Transientes elektrisches Feld in einem Querschnitt des Steckverbinders, während sich das Feld über den Ausgangsanschluss hinaus auf die benachbarten Anschlüsse ausbreitet.
Abbildung 8: Transientes elektrisches Feld in einem Querschnitt des Steckverbinders, nachdem das Feld alle Anschlüsse im Gerät erreicht hat.
In den Abbildungen 9-11 sind die elektrischen Felder zu denselben Zeitpunkten wie in den Abbildungen 6-8 dargestellt, diesmal jedoch in der Ebene des Ausgangsanschlusses. Wie zu erkennen ist, liegen die Felder am am weitesten vom Ausgang entfernten Stift etwa 30 dB unter dem Spitzenpegel am Ausgang.
Abbildung 9: Transientes elektrisches Feld in einem Schnitt durch die Ebene des Ausgangsanschlusses des Steckverbinders, während das Feld gerade den Ausgangsanschluss erreicht.
Abbildung 10: Transientes elektrisches Feld in einem Schnitt durch die Ebene des Ausgangsanschlusses des Steckverbinders, während sich das Feld über den Ausgangsanschluss hinaus auf die benachbarten Anschlüsse ausbreitet.
Abbildung 11: Transientes elektrisches Feld in einem Schnitt durch die Ebene des Ausgangsanschlusses des Steckverbinders, nachdem das Feld alle Anschlüsse im Gerät erreicht hat.
Abbildung 12 zeigt die stationären elektrischen Felder in drei Ebenen des Steckverbinders bei 2 GHz. Das Bild zeigt, dass der Feldpegel an allen Stiften der Struktur etwa 30 dB unter dem Spitzenwert liegt. In Abbildung 13 sind die S-Parameter in Abhängigkeit von der Frequenz grafisch dargestellt. Die Übertragung vom Eingang zum Ausgang zeigt einen Verlust zwischen 1 und 6 dB über den Frequenzbereich. Die Rückflussdämpfung vom Eingang ist von 0 bis 6 GHz gering und steigt dann zum oberen Ende des Frequenzbandes hin an. Die Querkopplung in den benachbarten Anschlüssen (links vom erregten Pin) zeigt Pegel von mehr als 15 dB über das Band hinweg. Für den Pin diagonal gegenüber dem angeregten Pin (siehe Abbildung 14) beträgt die Kreuzkopplung 15 dB bis 6 GHz und steigt dann bei höheren Frequenzen an.
Abbildung 12: Stationäre elektrische Felder in drei Ebenen des Steckverbinders: durch den Querschnitt des angeregten Stifts, durch die Ebene des Ausgangsanschlusses, durch die Ebene des Eingangsanschlusses.
Abbildung 13: S-Parameter-Ergebnisse für den angeregten Pin und die daneben liegenden Ports.
