圖像信號傳輸仿真的案例
OptiSystem應用：真實圖像在光纖中傳輸后的恢復
本案例的目的是仿真圖像經過圖像處理轉化成二進制信號之后，在光纖系統中進行傳輸，最后經過圖像恢復得到傳輸后的圖像，并觀察眼圖來評估傳輸質量。
一、黑白圖像傳輸
首先，我們搭建一個如圖1所示的系統布局。
圖1.黑白圖像傳輸系統布局
在這個鏈路中，我們將圖片導入到黑白圖像數字化組件（Black and White Image Digitizer），該組件將圖片轉化成二進制信號，生成的信號會調制載波經過50km的光纖系統進行傳輸，光電轉化并濾波之后，我們用數據恢復器件（Data Recovery）來恢復二進制信號，再用圖像重構組件（Image Reconstructor）接收二進制信號實現對傳輸之后圖像的恢復。
對于黑白圖像數字化組件和圖像重構組件，設置如圖2所示：
（a）黑白圖像數字化組件設置
（b）圖像重構組件設置
圖2.黑白圖像數字化組件和圖像重構組件設置
運行程序，得到經光纖系統傳輸之后恢復后的圖像，與原圖像對比如圖3：
（a）原始圖像
（b）傳輸后恢復圖像
圖3.黑白圖片原始圖像與傳輸后恢復圖像對比
由于傳輸過程中存在損耗與色散，圖片恢復后產生部分失真。為了更直觀評估系統傳輸性能，我們可以進行眼圖分析，眼圖如圖4：
圖4.黑白圖片傳輸系統眼圖
二、彩色圖像傳輸
對于彩色圖片傳輸系統，我們搭建圖5所示光路。
圖5 彩色圖像傳輸系統布局
與黑白圖像傳輸布局類似，對于彩色圖像，只需將黑白圖像數字化組件改為彩色圖像數字化組件（Colored Image Digitizer）。
展開 RP Fiber Power 通信信號的傳輸
文件： Data transmission .fpw
研究通信信號通過石英光纖的傳輸。通過模式求解計算光纖的模式參量。產生偽隨機序列非歸零信號，并通過5km光纖進行傳輸。獲得相應的眼圖。
圖形如下所示：
圖1為傳輸信號，并與輸入信號進行比較。
圖2為眼圖，這也表明，對于所選參量，探測器可恢復原始信號。
談談傳輸信號導線選型及內在機理
源端與負載端阻抗不匹配會引起線上反射，假設信號傳輸過程中經過兩個不同的區域，區域1阻抗為Z1,區域2阻抗為Z2，當Z2<Z1，反射系數為負產生負反射；當Z2>Z1，反射系數為正產生正反射。信號來回反射便形成了震蕩，從而導致了信號失真。
最后的小提示:如果想深入細致的分析下，可以閱讀下于博士的《信號完整性揭秘》。
反射就是在傳輸線上的回波。信號功率(電壓和電流)的一部分傳輸到線上并達到負載處，但是有一部分被反射了，如下圖所示。源端與負載端阻抗不匹配會引起線上反射，負載將一部分電壓反射回源端。如果負載阻抗小于源阻抗，反射電壓為負，反之，如果負載阻抗大于源阻抗，反射電壓為正。布線的幾何形狀、不正確的線端接、經過連接器的傳輸及電源平面的不連續等因素的變化均會導致此類反射。
二、阻抗匹配與反射理論的運用
1 CAN總線為何要加終端電阻，又為何是120Ω
按照ISO11898規范，為了增強CAN-bus 通訊的可靠性，CAN-bus 總線網絡的兩個端點通常要加入終端匹配電阻（120Ω）。
1.1 終端電阻的含義
終端電阻，是一種電子信息在傳輸過程中遇到的阻礙。高頻信號傳輸時，信號波長相對傳輸線較短，信號在傳輸線終端會形成反射波，干擾原信號，所以需要在傳輸線末端加終端電阻，使信號到達傳輸線末端后不反射。
對于低頻信號則不用。在長線信號傳輸時，一般為了避免信號的反射和回波，也需要在接收端接入終端匹配電阻。
一般在直線型中，線纜兩端即是發送端，也是接收端，故線纜兩端需各加一個終端電阻。
終端電阻的作用：
1：阻抗匹配，匹配信號源和傳輸線之間的阻抗，極少反射，避免振蕩。
2：減少噪聲，降低輻射，防止過沖。
展開 氣體質量流量計的信號傳輸距離有限制嗎？
氣體質量流量計是一種廣泛應用于工業領域的儀器，它能夠準確測量氣體在管道中的流量，幫助人們更好地控制和管理生產過程，然而作為一種傳感器設備，氣體質量流量計在信號傳輸方面也存在一定的限制。
我們來了解一下氣體質量流量計的工作原理，它通過測量氣體中的質量流量來確定流體在管道中的流速，流量計會使用傳感器來感知氣體的壓力、溫度、密度等參數，然后將這些數據轉化為相應的電信號輸出，這些電信號可以通過各種方式進行傳輸，比如模擬信號、數字信號或者采用無線通信技術。
氣體質量流量計：https://www.bronkhorst-china.com/
信號傳輸距離的限制主要取決于傳輸介質和傳輸方式，對于模擬信號傳輸，由于信號的衰減和噪聲的干擾，隨著傳輸距離的增加，信號質量會逐漸下降，因此在較遠的距離上，模擬信號的傳輸效果可能會受到影響，而對于數字信號傳輸，由于其具有更好的抗干擾性能，可以實現更遠距離上的可靠傳輸，同時還可以采用一些增強信號的技術，如使用放大器、中繼器等設備來延長傳輸距離。
無線通信技術也為氣體質量流量計的信號傳輸提供了更多的可能性，傳統的有線傳輸方式不僅存在布線難、維護麻煩等問題，還不能適應某些特殊場景下的應用需求，而無線通信技術可以在一定范圍內進行信號傳輸，解決了布線困難的問題，提高了系統的靈活性和可擴展性，無線通信技術也存在一些限制，如信號穿透能力較弱、受到物體遮擋的影響等，這些都需要在實際應用中予以考慮。
在實際應用中對于氣體質量流量計的信號傳輸距離，需要根據具體的場景和需求來確定，如果傳輸距離不是很遠，可以選擇合適的傳輸介質和方式，通過適當的信號增強技術來實現可靠的傳輸，如果需要傳輸距離較遠，可以考慮采用無線通信技術或者其他更高級的傳輸方式，以滿足實際需求。
展開 
多層PCB設計：過孔對高頻信號傳輸有哪些“致命”影響
過孔在傳輸線上表現為阻抗不連續的斷點，會造成信號的反射。 一般過孔的等效阻抗比傳輸線低12%左右，比如50 歐姆的傳輸線在經過過孔時阻抗會減小6 歐姆（具體和過孔的尺寸，板厚也有關，不是絕對減小）。
但過孔因為阻抗不連續而造成的反射其實是微乎其微的，其反射系數僅為：
(44-50)/(44+50)=0.06
過孔產生的問題更多的集中于寄生電容和電感的影響。
過孔的寄生電容和電感
EDA365電子論壇
過孔本身存在著寄生的雜散電容，如果已知過孔在鋪地層上的阻焊區直徑為D2，過孔焊盤的直徑為D1,PCB 板的厚度為T，板基材介電常數為ε，則過孔的寄生電容大小近似于：
C=1.41εTD1/(D2-D1)。
過孔的寄生電容會給電路造成的主要影響是延長了信號的上升時間，降低了電路的速度。
舉例來說，對于一塊厚度為50Mil 的PCB 板，如果使用的過孔焊盤直徑為20Mil（鉆孔直徑為10Mils），阻焊區直徑為40Mil,則我們可以通過上面的公式近似算出過孔的寄生電容大致是：
C=1.41x4.4x0.050x0.020/(0.040-0.020)=0.31pF
這部分電容引起的上升時間變化量大致為：
T10-90=2.2C(Z0/2)=2.2x0.31x(50/2)=17.05ps
從這些數值可以看出，盡管單個過孔的寄生電容引起的上升延變緩的效用不是很明顯，但是如果走線中多次使用過孔進行層間的切換，就會用到多個過孔，設計時就要慎重考慮。 實際設計中可以通過增大過孔和鋪銅區的距離（Anti-pad）或者減小焊盤的直徑來減小寄生電容。
展開 模擬量設備為什么都偏愛用4~20mA傳輸信號？
我們系統地來看看模擬量設備為什么都偏愛用4~20mA傳輸信號？
4-20mA. DC(1-5V.DC)信號制是國際電工委員會( IEC )過程控制系統采用的模擬信號傳輸標準。我國也采用這一國際標準信號制，儀表傳輸信號采用4-20mA.DC，接收信號采用1-5V.DC，即采用電流傳輸、電壓接收的信號系統。
一般儀器儀表的信號電流都為4-20mA，指最小電流為4mA,最大電流為20mA 。傳輸信號時候，因為導線上也有電阻，如果用電壓傳輸則會在導線內產生一定的壓降，那接收端的信號就會產生一定的誤差了，所以一般使用電流信號作為變送器的標準傳輸。
一、什么是4~20mA.DC（1~5V.DC）信號制？
4~20mA.DC（1~5V.DC）信號制是國際電工委員會（IEC）：過程控制系統用模擬信號標準。我國從DDZ-Ⅲ型電動儀表開始采用這一國際標準信號制，儀表傳輸信號采用4~20mA.DC，聯絡信號采用1~5V.DC，即采用電流傳輸、電壓接收的信號系統。
展開 模擬量設備為什么都偏愛用4~20mA傳輸信號？
DC(1-5V.DC)信號制是國際電工委員會( IEC )過程控制系統采用的模擬信號傳輸標準。我國也采用這一國際標準信號制，儀表傳輸信號采用4-20mA.DC，接收信號采用1-5V.DC，即采用電流傳輸、電壓接收的信號系統。
一般儀器儀表的信號電流都為4-20mA，指最小電流為4mA,最大電流為20mA 。傳輸信號時候，因為導線上也有電阻，如果用電壓傳輸則會在導線內產生一定的壓降，那接收端的信號就會產生一定的誤差了，所以一般使用電流信號作為變送器的標準傳輸。
一、什么是4~20mA.DC（1~5V.DC）信號制？
4~20mA.DC（1~5V.DC）信號制是國際電工委員會（IEC）：過程控制系統用模擬信號標準。我國從DDZ-Ⅲ型電動儀表開始采用這一國際標準信號制，儀表傳輸信號采用4~20mA.DC，聯絡信號采用1~5V.DC，即采用電流傳輸、電壓接收的信號系統。
4~20mA電流環工作原理：
在工業現場，用一個儀表放大器來完成信號的調理并進行長線傳輸，會產生以下問題：第一，由于傳輸的信號是電壓信號，傳輸線會受到噪聲的干擾；第二，傳輸線的分布電阻會產生電壓降；第三，在現場如何提供儀表放大器的工作電壓也是個問題。
為了解決上述問題和避開相關噪聲的影響，我們用電流來傳輸信號，因為電流對噪聲并不敏感。4～20mA的電流環便是用4mA表示零信號，用20mA表示信號的滿刻度，而低于4mA高于20mA的信號用于各種故障的報警。
二、4~20mA.DC（1~5V.DC）信號制的優點？
展開 干貨｜電子競賽題目分析——2021年E題《數字-模擬信號混合傳輸收發機》
一、任務
設計并制作在同一信道進行數字-模擬信號混合傳輸的無線收發機。其中，數字信號由4 個0~9 的一組數字構成；模擬信號為語音信號，頻率范圍為100Hz~5kHz。采用無線傳輸，載波頻率范圍為20~30MHz，信道帶寬不大于25kHz，收發設備間最短的傳輸距離不小于100cm。
收發機的發送端完成數字信號和模擬信號合路處理，在同一信道調制發送。
收發機的接收端完成接收解調，分離出數字信號和模擬信號，數字信號用數碼管顯示，模擬信號用示波器觀測。
二、要求
1. 基本要求
（1） 實現模擬信號傳輸。模擬信號為100Hz~5kHz的語音信號，要求接收端解調后的模擬信號波形無明顯失真。在只有模擬信號傳輸時，接收端的數碼顯示處于熄滅狀態。
（2） 實現數字信號傳輸。首先鍵入4個0~9的一組數字，在發送端進行存儲并顯示，然后按下發送鍵對數字信號連續循環傳輸。在接收端解調出數字信號，并通過4個數碼管顯示。要求開始發送到數碼管顯示的響應時間不大于2秒。當發送端按下停止鍵，結束數字信號傳輸，同時在發送端清除已傳數字的顯示，等待鍵入新的數字。
（3）實現數字-模擬信號的混合傳輸。任意鍵入一組數字，與模擬信號混合調制后進行傳輸。要求接收端能正確解調數字信號和模擬信號，數字顯示正確，模擬信號波形無明顯失真。
（4） 收發機的信道帶寬不大于25kHz，載波頻率范圍為20~30MHz。要求收發機可在不少于3 個載波頻率中選擇設置，具體的載波頻率自行確定。
2.
展開 光線在管道中的傳輸數值仿真
本案例基于COMSOL軟件仿真了光線通過全內反射在彎曲光導管中傳輸，其中還研究了管的形狀對透光率的影響。仿真結果如圖：
感興趣的朋友，歡迎交流
血液血小板顆粒在無序通道內的傳輸運動仿真 ￥800
<p>本案例模擬了血液血小板顆粒在無序通道內的傳輸運動過程，模擬結果如圖所示：</p><p><img src="https://img.jishulink.com/202203/imgs/200f7598c2594d719f3676c6a777ed97.gif" alt="Untitled.gif"></p><p>感興趣的朋友可下載模型，歡迎交流</p><p><br></p>
展開 從“文件傳輸”到“云端協同”：2026年飛機研發工程師如何用戴西DTS重塑設計仿真工作流？
——這曾是飛機研發工程師老張的日常：跨洋傳輸大模型、苦等下載、格式轉換、版本混亂……無數個深夜，都耗在了數據的搬運而非真正的工程分析上。</p><p>然而2026年的今天，一種全新的研發范式正在航空工程師群體中悄然普及：</p><p>他們只需打開瀏覽器，輸入賬號，就能實時訪問云端的最新模型，與全球同事在同一虛擬空間中協作，在普通筆記本上流暢剖切千萬級網格的仿真結果。</p><p>這標志著飛機研發效率 從“本地單機+文件傳輸”到“云端協同+實時交互”的根本性跨越。</p><p><strong>PART/1</strong></p><p><strong><em>范式轉移：從“本地單機”到“云端協同”</em></strong></p><p>傳統飛機研發的設計仿真流程，是一個線性且高度依賴本地算力的過程：</p><p>設計師用CATIA繪制三維模型，另存為STEP格式，發給仿真工程師；仿真工程師導入Abaqus或Fluent，劃分網格、求解計算，生成GB級的結果文件；再將結果壓縮、上傳、通知遠在異國的氣動專家下載；氣動專家等待半天，打開后發現版本不對，或者模型太大本地工作站卡死……整個過程充斥著等待、轉換、重復和溝通成本。</p><p><strong>戴西DTS 3D遠程圖形可視化云桌面與3DViz輕量化轉換工具</strong>等系列產品的成熟融合，正在徹底改變這一流程。</p><p>“研發協同”的定義，正從“傳輸文件并等待反饋”演變為 <strong>“實時訪問并共同操作同一模型”:</strong></p><p>從管理本地文件與版本，轉向私有云端數據管理與協同意識；</p><p>從精通單一工具，轉向掌握跨專業協同與實時溝通能力；</p><p>從關注模型細節，轉向聚焦物理本質與設計優化。</p><p>戴西DTS云桌面正是這一范式轉移中的代表性工具。
展開 
用COMSOL仿真激光在光纖中傳輸的光熱效應問題
用COMSOL仿真激光在光纖中傳輸的光熱效應問題
我想仿真激光在光纖中傳輸的光熱效應，即激光在光纖中損耗轉化為熱量的現象。
我選用COMSOL 波動光學模塊和固體傳熱模塊，添加多物理場耦合，study設置為頻域-瞬態。
具體模型如下圖所示，光纖材料為silica，外層為air，上下端口設置為數值端口。
但是計算總是顯示不收斂，初步懷疑是邊界條件的問題，請問這種結構該如何設置熱場的邊界條件？
謝謝！
仿真技術與芯片并行，探討其不同部分的熱傳輸以及散熱效果
在芯片設計過程中，仿真驗證是十分重要的一個環節，以確保芯片在進入生產環節前能夠符合預期設計性能要求。而其中芯片的熱傳輸和散熱性能是至關重要的一點。
芯片散熱模擬
大多數功率半導體器件的結構都非常相似。這是一個熱模型示例，其中包含芯片、引腳、銅片等分立建模元件。
詳細熱模型（左下）和詳細芯片結構（右）
芯片的整體厚度為240 μm。這可以分成兩部分：芯片體，可以導熱但不散熱；較薄的芯片結點，可以導熱，并且當器件傳導電流時幫助芯片散熱。在芯片頂部，有5 μm的鋁層。這種芯片細節水平對于分析器件瞬態散熱非常重要。
由于芯片的非統一特性，工程師們無法立即了解芯片節點散熱時器件內部的熱量的流動情況，或者器件的熱量隨時間上升的情況。然而通過模擬，可以給這些效果建模分析。
工程師們通過執行多個持續時間不同的瞬態熱仿真，并觀察溫度上升和芯片內的熱傳輸。
所有示例的起始溫度都是20 °C，仿真持續時間為1 μs、10 μs、100 μs和1 ms。芯片結點功耗均為1500 W，記錄芯片結點中心位置的溫度。
1 μs、10 μs、100 μs和1 ms后的溫度分布圖
仿真結果
1 μs后，溫度增加幅度很低。盡管芯片結點的功耗可能很高，但設備內的總能耗仍然只有1.5 mW。
100 μs后，大約只有一半芯片厚度仍然保持起始溫度，且溫度相對較低，只有60.5 ℃。
1ms時，熱量開始向銅片頂部傳輸，且溫度接近器件的最高限值175 ℃。
進一步觀察，可以看到1ms之后，總熱量中只有不到1%通過銅片底部散出，甚至比通過器件周圍塑料部件傳輸的熱量還少。
芯片在1ms的持續時間內，大部分熱傳輸和溫度變化都會發生在器件內部，這時候散熱器對芯片的熱傳導是沒有任何效果的。
展開 CFDPro熱管仿真 | 模擬熱管內部流動及傳熱傳質過程，優化熱傳輸性能
因此，仿真技術在熱管設計和優化過程中起到了至關重要的作用。</p><p><strong>熱管模擬仿真目的</strong></p><p>通過CFD技術模擬熱管的實際工作過程，以預測和優化其熱傳輸性能。仿真可以實現以下幾個目的：</p><p><strong>設計優化：</strong>基于仿真數據，可以調整熱管的幾何形狀、管徑、管長、翅片結構等關鍵參數，以最大化其熱傳輸效率。</p><p><strong>性能預測：</strong>通過CFD技術，可以預測熱管在不同工況下的溫度分布、壓力變化、傳熱效率以及響應速度等關鍵參數。</p><p><strong>流動與傳熱特性分析：</strong>揭示熱管內部的流體流動和傳熱特性，觀察到流體在熱管內的流動路徑、流速分布、壓力分布以及溫度分布等關鍵信息。</p><p><strong>穩定性與可靠性評估：</strong>評估熱管在不同運行條件下的穩定性和可靠性。包括長時間運行、負荷變化、環境變化等多種情況。</p><p><strong>熱管仿真的難點</strong></p><p><strong>物理模型復雜性：</strong>熱管仿真涉及到兩相流、多組分流動、相變現象、復雜的傳熱機制以及毛細力驅動的回流效應，這些都需要高精度的數學模型來描述。</p><p><strong>邊界條件設置：</strong>準確設定熱管兩端及壁面的熱通量、壓力、濕度等邊界條件是仿真結果準確性的關鍵，而在實際情況中這些條件可能會隨時間和空間變化。</p><p><strong>微尺度效應：</strong>部分熱管內部結構具有微觀特征，如微槽、多孔介質等，這類微尺度效應對傳熱有顯著影響，但建模難度較大。</p><p><strong>數值計算挑戰：</strong>求解涉及非線性方程組的穩定性、收斂性和計算資源需求較高，特別是在處理大規模三維模型時。
展開 [VirtualLab] 基于分布式計算的AR光波導中測試圖像的仿真
在這個用例中，我們使用一個具有101×101個采樣點（即角度）的棋盤格測試圖像來研究光波導的角度性能，從而得到10201個單獨的基本模擬結果。
通過使用一個由5個提供41個客戶端的多核PC組成的網絡，模擬時間可以減少到大約4小時（與之前的大約43小時相比）。
模擬任務
1. 入射耦合
周期：380 nm；光柵脊寬度：190 nm；高度：100 nm；光柵方向：0°。
2. 出瞳擴展
周期：268.7 nm；光柵脊寬度：198~215 nm；高度：50 nm；光柵方向：45°。
3. 出射耦合器
周期：380 nm；光柵脊寬度：200~300 nm；高度：124 nm；光柵方向：90°。
基本仿真任務
1. 入射耦合
周期：380 nm；光柵脊寬度：190 nm；高度：100 nm；光柵方向：0°。
2. 出瞳擴展
周期：268.7 nm；光柵脊寬度：198~215 nm；高度：50 nm；光柵方向：45°。
3. 出射耦合
周期：380 nm；光柵脊寬度：200~300 nm；高度：124 nm；光柵方向：90°。
基本模擬任務的收集：入射視場角度
模擬時間（10201次模擬）：大約43小時。
模擬結果：不同視場角的輻射通量*。
*注： 21個×21個方向的結果存儲在參數連續變化的光柵的查找表中。
使用分布式計算
參數運行用于改變當前視場模式的角度，這允許將各種迭代分發到網絡中的計算機上。為了啟用分布式計算，只需導航到相應的選項卡，并配置可用的計算機和客戶端的數量。然后像往常一樣開始模擬，將數據傳輸到客戶端和結果的收集將自動完成（與本地執行的參數掃描的方式相同）。
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