RFID/NFC天線線圈CST仿真實例（1） - 耦合系數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： 

導入CAD，或者自己畫線圈，設置底板材料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：

查看網格：

開啟Z和Y參數計算：

進入F求解器，可關掉自適應網格： 

開始仿真。結束后進入后處理： 

方法1, 通過電感公式：K=M12/sqrt(L11*L22)

用Z參數模板提取L11：

同理也要提取L21，L12，L22。

再用mix template計算耦合系數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K也可以通過Z參數定義：

對比相同：

下面我們進行參數掃描：

這樣就能得到各種結果與兩個線圈間距的關系： 

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任務獲得耦合系數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：

再添加一個參數掃描任務，將AC任務拖拽進掃描任務。 

AC任務定義端口1和4為大阻抗，端口2和3為1V激勵。

參數掃描和三維參數一樣：

獲得AC結果之后，AC任務中添加后處理任務：

然后我們提取L11和L22：

再提取互感和耦合系數K： 

這樣就獲得了不同參數下的K：

也可提取13.56MHz的K曲線，比較三個方法：

小結： 

1）三維仿真是計算S參數，順便可以提取Z參數；Z參數可直接用于提取耦合系數K，或先用于提取電感L，然后電感和互感再提取耦合系數K。

2）有電路的耦合系數K可用AC任務提取。這種方法時候加入匹配電路之后，適用情況更廣。。