RFID/NFC天線線圈CST仿真實(shí)例(1) - 耦合系數(shù)k、電感L、阻抗Z
本期我們看兩個RFID線圈之間的耦合分析。使用RFID模板,推薦F求解器:
導(dǎo)入CAD,或者自己畫線圈,設(shè)置底板材料FR4:
線圈金屬copper:
端口為邊到邊的離散端口:
該線圈尺寸15mm * 10mm:
將WCS貼在中心:
上移Z/2的距離,Z可設(shè)初始值15:
將線圈鏡面對稱:
端口也要對稱過去,換名為2:
背景距離20:
查看網(wǎng)格:
開啟Z和Y參數(shù)計(jì)算:
進(jìn)入F求解器,可關(guān)掉自適應(yīng)網(wǎng)格:
開始仿真。結(jié)束后進(jìn)入后處理:
方法1, 通過電感公式:K=M12/sqrt(L11*L22)
用Z參數(shù)模板提取L11:
同理也要提取L21,L12,L22。
再用mix template計(jì)算耦合系數(shù)K:
提取13.56MHz的K:
Evaluate后處理:
方法2,通過阻抗公式:K=Z12/sqrt(Z11*Z22)
耦合系數(shù)K也可以通過Z參數(shù)定義:
對比相同:
下面我們進(jìn)行參數(shù)掃描:
這樣就能得到各種結(jié)果與兩個線圈間距的關(guān)系:
以上這些都在三維界面中完成,不涉及匹配電路。下面我們介紹第三個方法,如何在電路中用AC任務(wù)獲得耦合系數(shù)K。
方法3,通過電壓電流公式:L =U/(ω*I),K= L12/sqrt(L11*L22)
前往電路界面,用克隆模塊克隆兩個原始的三維模塊:
連上端口1,2,3,4,添加AC任務(wù):
再添加一個參數(shù)掃描任務(wù),將AC任務(wù)拖拽進(jìn)掃描任務(wù)。
AC任務(wù)定義端口1和4為大阻抗,端口2和3為1V激勵。
參數(shù)掃描和三維參數(shù)一樣:
獲得AC結(jié)果之后,AC任務(wù)中添加后處理任務(wù):
然后我們提取L11和L22:
再提取互感和耦合系數(shù)K:
這樣就獲得了不同參數(shù)下的K:
也可提取13.56MHz的K曲線,比較三個方法:
小結(jié):
1)三維仿真是計(jì)算S參數(shù),順便可以提取Z參數(shù);Z參數(shù)可直接用于提取耦合系數(shù)K,或先用于提取電感L,然后電感和互感再提取耦合系數(shù)K。
2)有電路的耦合系數(shù)K可用AC任務(wù)提取。這種方法時候加入匹配電路之后,適用情況更廣。。