高速产品中，物理设计与机械设计都与信号完整性相关，几乎所有与高速相关通讯协议中都对连接器的信号完整性提出了严格要求。由于连接器形状各异且结构复杂，没法用现成的公式来计算其特性阻抗、插入损耗、回波损耗等，只能通过仿真软件解算。下面以一款Bto B Connector为例，一步一步地讲解CST Studio连接器信号完整性（SI）仿真（Simulation）操作的细节。

下面是产品的图片：

内部端子形状：

下面将用内侧的两对端子，来做差分对信号完整性分析， 其接线示意图如下：

一 模型前处理

在导入到CST前，需将产品模型做些处理。处理内容包含：去除Housing与端子（Contacts）间相交部分，以免出错或影响仿真精度；添PCB及PAD，以方便设置端口（Port）；对模型作适当的简化处理以便设置边界（Boundary）。处理后的模型如下：

侧视图：

分别为Socket与Plug添加了PCB，PCB上包含PAD及底部覆铜， 将PAD视为Micro Strip，并利用阻抗计算工具， 调整Substrate的厚度，使其阻抗接近50欧，并将Housing的定位柱做了缩短处理，以便后面仿真时边界设置。模型处理后，转存为Step档，供仿真时导入使用。

二 新建Project

1. 启动CST Studio Suite后，选中“New Template”。

2. 点击“MICROVAVES & RF/OPTICAL”, 然后选中“Circuit & Components”。

3. 点击Next, 选择弹出框中的“Multipin-unshielded Connector”。

4. 点击Next，在弹出框中选中“Time Domain”。

5. 点击“Next”，在弹出框中设置单位，如下：

6. 点击“Next“，在弹出框中设置仿真频率，如下：

7. 点击“Next“，在弹出框中输入Project Name。

8. 点击“Finish“，完成Project创建。创建完成后，会进入如下界面：

三 添加材料

1. 添加塑胶材料（LCP E130i）

点击菜单“Modeling“，在点击下拉菜单中的”New/Edit“, 再选中“New Material“。

在弹出框中输入Materialname： LCP（E130i），输入Epsilon值（介电常数）：3.7

点击框中的“Conductivity“，切换到另一输入界面，输10GHz时Tangent delta（损耗正切）值： 0.007。

点击框中的“Density“，切换到材料密度输入界面，并输入E130i的密度。

点击OK，完成E130i材料的添加。

2. 添加塑胶材料LCP(R8530 301BK）

操作步骤同上，仅是输入数值不同而已，不再做详细介绍。

3. 添加铜材C5210

操作步骤与添加塑胶材料大致相同。

在Materialname栏中输入：C5210。

材料类型（Type），选Lossy metal（有损耗金属）。

在ElectricConductivity（导电率） 输入C5210的导电率。这里需要注意，一般情况下，供应商是提供相对导电率（%IACS， 20°C），需要换算到S/m单位后再输入。C5210的导电率如下：

可以用CST的内置计算器来帮助换算。点击工具栏中计算器图标。

在弹出框中输入表达式，点击Calculate，即可完成计算。

在Surfaceroughness（mms）中，输入Surfaceroughness，注意这个值是方均根值。

将颜色设置成想要的颜色。结果如下：

点击OK。完成C5210添加。

4. 添加铜材C7025 方法与添加C5210相同，这里就不再重复操作步骤。

5. 添加铜材C2680 方法与添加C5210相同，这里就不再重复操作步骤。

四 载入材料库中材料

1. 载入FR-4

点击菜单“Modeling“，再点击弹出菜单中的”Material Library“，再选中Load from Library。

在弹出框的·“Material“栏输入FR-，即可在下拉列表中看到所有FR-开头的材料。

选中下拉列表中的前两个材料，点击Load，完成FR-4载入。

2. 载入FR-4

操作方法相同。

3. 载入Air

五 导入模型

1. 点击菜单“Modeling“，点击”Import/Export“,再点击下级Import中的“3D Files“，击下级3D General中的STEP(203,214,242)， 如下：

2. 在弹出框中指定欲导入文件路径及文件名，点击“打开”，完成模型导入

导入后模型如下：

六 设置材料

1. 设置Plug端子材料 选中模型目录树中Plug的端子（C3A），按鼠标右键，再点击弹出菜单中的“Assign Material andColor”。

在弹出框的下拉列表中选择C5210，点击“OK”，完成材料设置。

2. 设置Plug Housing的材料 用同样的方法将Plug Housing的材料设置为：R8530 301bk。

3. 设置Socket材料

Socket 端子C1、C2A皆设为：C5210。

Socket Housing 设置为：R8530 301bk。

4. 设置PCB材料

PAD1、PAD2设置为Copper（pure）。

Substrate1、Substrate2设置为FR-4（loss free）

Copper1、Copper2设置为PEC

七 设置激励端口

1 移动坐标系 点击Modeling界面下的Align WCS（或者使用快捷键“W”），按键盘M键（选取Edge中点的快捷键），鼠标左键双击Socket Housing后部的外侧一条Edge，移动后的坐标系如下：

2. 切换显示视图 按键盘0键（切换显示视图到后视图的快捷键），将显示视图切换到后视图，然后按空格键，显示视图如下：

3. 设置Port 1 按F键（选取面的快捷键），双击鼠标左键，选取第一个面，如下：

同样方法选取第二个面如下：

按E键（选取Edge的快捷键），鼠标左键双击，选取覆铜的上Edge，如下：

鼠标不动，按鼠标右键，选中弹出菜单中的Waveguide Ports。

弹出port设置对话框，输入参数（参数设置与微带线Waveguide Port设置相同），如下：

设置差分对 勾选“Multipin port“，然后点击”Define Pins“，弹出“Potential Set Definitions“对话框。

点击“Add”，弹出入Define Potential Set Item对话框。

选中“Positive“，点击“OK”按钮。鼠标左键双击左边面，结果如下：

再次点击“PotentialSet Definitions“对话框中的“Add”按钮，弹出DefinePotential Set Item对话框。

选中“Negative“，点击“OK”按钮，鼠标左键双击右边面，结果如下：

点击PotentialSet Definitions对话框中“Close”，关闭该对话框。

回到WaveguidePort对话框。

点击“OK”按钮，关闭对话框，完成Port 1设置。

4. 设置Port 3

用同样的方法设置Port3，结果如下：

5. 设置Port 2、Port4

用同样的方法设置Port 2、Port 4，完成后如下：

八 设置Background

点击菜单“Simulation“，再点击“Background”。

弹出BackgroundProperties对话框。

点击“Properties”按钮，弹出Background Material Parameters对话框

点击“CopyProperties from Material“ 按钮，弹出Copy Properties fromMaterial对话框

在对话框中，选中Air，点击“OK“，关闭该对话框。回到Background Material Parameters对话框

点击“OK“，关闭对话框。回到Background Properties对话框。

点击“OK”，关闭该对话框，完成背景材料设置。

九 设置边界条件（Boundary）

点击菜单“Simulation“，再点击”Boundaries“。

弹出BoundaryConditions 对话框。

勾选“Apply inall directions“，在Type的下拉列表中选中electric（Et = 0），点击“确定”按钮，关闭对话框，完成边界条件设置。

十 网格划分设置

点击菜单“Simulation”，Mesh设置图标。

弹出MeshProperties-Hexahedral 对话框

注意：改变红框中名称对应的两项数值，会明显改变划分网格的粗细；数值越大越细。这里保留缺省值。点击“OK”按钮，完成网格划分设置。

十一 分析设置及启动分析

点击Simulation界面下的Setup Solver

弹出TimeDomain Solve Parameters对话框

勾选“Normalizeto fixed impedance“，然后在其下面框中输入100。

点击“Start”，启动分析。分析开始后，可看到分析进度。

分析的快慢，与模型大小、网格的划分、端口的数量、解算器（Solver）选择、电脑硬件配置等皆有关系。

十二 分析结果处理（Post-processing）

这里仅介绍S参数查看。

1. 查看所有S参数

解算完成后，点击左边目录树中1D Result旁边的加号。

展开后如下：

点击S-Parameters，即可看到S参数随频率变化的曲线，如下：

S参数即可以dB表示，也可以小数表示。点击1D Plot下的Linear图标

即可看到以小数表示的S参数曲线，如下：

2. 查看单一S参数

点击目录树中S-Prarmeters旁边的+。

可看到展开后的S参数列表：

点击其中任意一个即可看到该曲线，如S1,1：

3. 查看插入损耗（Insertion Loss）

从分析结果的S参数列表中可以看出：S2,1、S1,2、S3,4、S4,3为插入损耗。为便于集中查看与显示，可以建一个文件夹，将这几个参数拖人文件夹中。

在S-Parameters上按鼠标右键，点击弹出菜单中的“New Tree Folder”。

输入文件夹名InsertionLoss(IL)，如下：

将S2,1、S1,2、S3,4、S4,3拖人新建文件夹中，如下：

在InsertionLoss（IL）上按鼠标右键，点击弹出菜单中的“CurveProperties”

在弹出框中输入Title：Insert Loss(IL), 然后点击Apply，关闭弹出框。

点击InsertionLoss（IL），即可看到插入损耗的所有曲线，如下：

这里是以小数表示的，点击dB图标，即可以dB显示。

切换到dB显示的结果如下：

4. 查看回波损耗（Return Loss）

从分析结果的S参数列表中可以看出：S1，1、S2，2、S3，3、S4，4为回波损耗。同样也可以为回波损耗建一个文件夹，将S1，1、S2，2、S3，3、S4，4拖入文件夹。点击该文件夹即可看到所有回波损耗，如下：

5. 查看近端串扰（Near End Cross Talk）

从分析结果的S参数列表中可以看出：S1,3、S3,1、S2,4、S4,2为近端串扰。为近端串扰建一个文件夹，将S1,3、S3,1、S2,4、S4,2拖入文件夹中。点击该文件夹即可看到所有近端串扰，如下：

6. 查看远端串扰

从分析结果的S参数列表中可以看出：S1,4、S4,1、S2,3、S3,2为远端串扰。为近端串扰建一个文件夹，将S1,4、S4,1、S2,3、S3,2拖入文件夹中。点击该文件夹即可看到所有远端串扰，如下：

本教程就到此结束，我相信看完本篇博文后，对连接器仿真流程以基本熟悉，且可以依葫芦画瓢去做类似产品的分析。当然，连接器信号完整性分析是一门复杂的学问，不可能在短短的一篇博文中讲完大学或研究生一学期的课程内容。也许你会问，如何判定产品的仿真结果是否符合要求？，仿真的精度如何，可靠吗？判定产品设计是否符合要求，将仿真结果与产品要求（如协会规范、产品标准文件等）做对比，至于仿真精度，则与材料参数与实际的一致性及稳定性、端口参数设置及解算器（Solver）的选择及网格划分等相关，如果以上参数都正确，分析结果与实测对比，其差异不大，且有一些安全系数。

仿真模型（不含仿真结果）下载连接：连接器信号完整性仿真教程一CST模型（不含仿真结果）

仿真模型及仿真结果下载链接：连接器信号完整性仿真模型及分析结果