作者 | Zhou Ming
对于射频系统来说,潜在的数字电路干扰源除了时钟CLK信号外,还有可能是来自数据信号,数据信号的产生的频谱通常是宽频带的,如上图所示,我们称为任意噪声谱(Arbitrary Noise Spectrum)。我们可以利用CST Simulation Task中的Transient Task或者AC Task来模拟各种噪声频谱,再利用Interference Task进行射频干扰风险评估。
第一步:提取S参数耦合矩阵
在本案例中,我们基于电动汽车常见的PCB高速走线对GPS天线的Desense干扰,构建如上3D模型。噪声源来自PCB的微带线(高速信号线),接收端为GPS天线,这里用红色Field Source Port替代真实3D模型。由于车身结构会影响PCB与GPS天线之间耦合,因此建模时必须重点考虑车身结构。构建好3D模型之后,计算完整的S参数矩阵。
第二步:定义RF子系统规范
上图是我们定义的电路系统,Port1对应GPS端口,Port2对应PCB的微带线端口。为了生成任意噪声谱(Arbitrary Noise Spectrum),我们需要在Schematic中创建一个子工程(Simulation Project),详细的操作过程请大家参考help中的描述。
在子工程中定义Trans Task,模拟时域激励的场景。
在Trans Task中,Port2的激励设置为PRBS信号。
通过Trans仿真可以拿到时域信号和经过傅里叶变换(FFT)的频谱。
接下来创建Interference task:Int1。其中GPS作为RX端的参数,请参考上一篇仿真实例140:CST2025干扰任务(Interference Task)仿真介绍,这里不再重复,我们重点介绍TX端的参数设置。
TX Import Band选择子工程SP2中,Port2的频谱作为输入。
定义好的Tx1频谱如下图所示。创建1 to 1 task, 点击update开始分析。
第三步:射频干扰风险分析
Interference task利用矩阵形式来表示干扰分析的结果,通过不同颜色表示风险的等级。如下图所示,红色表示在1575MHz频带内,GPS天线接收的PCB噪声已经超过了最低的接收灵敏度9dB,仿真分析结果为Fail,需要对设计方案优化。
设计方案优化
为了解决GPS天线Desense问题,可以从源、路、载的思路去解决问题。在本案例中,我们通过给PCB增加结构屏蔽,来提升PCB与GPS天线之间的隔离度,如下图所示。
通过S参数可以看出,增加结构屏蔽后,在1575M频段,PCB与GPS之间的隔离度提升了30dB。
再运行一遍Interference task,结果为绿色,Pass。
(内容、图片来源:CST仿真专家之路公众号,侵删)
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