부분 해석 결합 모델을 이용한 커넥터의 효율적 해석 방법

국문 초록 (Abstract)

본 논문에서는 커넥터의 설계를 효율적으로 수행하기 위한 EM 시뮬레이션 및 분석 방법을 제안한다. 높은 동작 주파수를 갖는 시스템에서 사용되는 커넥터는 다양한 매질로 구성되며, 내부 선로 또한 복잡한 구조를 가지고 있기 때문에 선로의 불연속 부분의 각각을 임피던스 정합하기가 매우 어렵다. 따라서 설계 단계에서 이러한 임피던스 불연속을 예측 및 수정하는 과정은 필수이다. 또한 전체 시스템에 장착된 커넥터의 성능 저하 및 기판 사이의 전자기적 결합 현상을 사전에 파악하기 위해 EM 시뮬레이션을 통해서 특성을 예측하는 과정을 필수적으로 수행하게 되며, 따라서 시뮬레이션의 정확도 및 소요시간은 커넥터의 설계단계에서 중요하게 고려되어야 할 문제이다. 본 논문은 효율적인 시뮬레이션을 위하여 부분 해석 결합 모델을 제안하며, 해당 방법을 통해서 구한 S-파라미터를 이용해서 과도상태 시뮬레이션을 수행하고, TDR 임피던스를 추출하였다. 부분 해석은 특히 PCB 사이의 EM 커플링을 고려하여 커넥터와 주변 시스템으로 나누었으며, 각각 8×8 S-파라미터와 16×16 S-파라미터를 추출하였고, 측정을 위한 SMA 커넥터부의 2×2 S-파라미터를 포함한다. 끝으로 전체 전자기장 해석 모델, 부분 해석 결합 모델, 그리고 실측 데이터 사이의 결과, 비교를 통해서 본 논문에서 제시한 부분 해석 결합 모델이 유효함을 보였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This paper presents a method for the efficient simulation and analysis of connector designs. Connectors used in a high-frequency system comprise various materials. Matching the impedance of the discontinuous part of the internal lines is difficult, owing to their complex structures. Therefore, it is essential to predict and modify the impedance discontinuity at the design stage. Moreover, the process of predicting the characteristics through electromagnetic (EM) simulations is essential to detect the deterioration in the performance of the connector installed in the system and the electromagnetic coupling between the boards. Therefore, the accuracy and time required for the simulations are important factors to be considered at the design stage of the connector. This paper proposes an assembled EM simulation method, which observes the scattering (S) parameter and time domain reflectometer impedance by performing transient analysis. To reduce the difference from the full EM simulation, the number of parts to be analyzed should be minimized. Thus, the full model is divided into connectors and peripheral systems to extract 8×8, 16×16, and 2×2 S-parameters of the Sub-Miniature version A connector, which is used for measurement. By comparing the results of the full EM simulation, the assembled EM simulation, and the measurement, the assembled EM simulation method proposed in this paper is validated.

목차 (Table of Contents)

• 요약
• Abstract
• Ⅰ. 서론
• Ⅱ. 전체 커넥터 시스템의 전자기장 해석 (Full EM Simulation)
• Ⅲ. 커넥터의 부분 해석 결합 모델 (Assembled EM Simulation)
• Ⅳ. 커넥터의 전달 특성 측정 및 분석
• Ⅴ. 결론
• References