背景介紹
在高速數(shù)字領(lǐng)域,我們常將發(fā)射端與接收端之間的電氣部分稱之為通道。通道性能是影響信號質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一。我們可以使用 ADS 對通道性能進(jìn)行評估,典型的仿真步驟為先使用 EM 仿真引擎提取評估信道的 S 參數(shù)(也可以實(shí)測獲得 S 參數(shù)),再將 S 參數(shù)應(yīng)用于時域仿真,結(jié)果中可以對信號眼圖進(jìn)行顯示與分析。
但是,提取 S 參數(shù)需要注意哪些細(xì)節(jié),保證在時域仿真中可以準(zhǔn)確的獲取到信道性能。本文對一些細(xì)節(jié)進(jìn)行了分析。
信號時域仿真
下圖是一個時域通道仿真的電路圖,使用簡單的通道,一對差分線。
差分信號線兩端分別接理想發(fā)射芯片模型與理想接收芯片模型。信號速率10Gbps ,上升下降時間20ps 。對下列電路進(jìn)行仿真:
真實(shí)仿真結(jié)果
信號通過真實(shí)通道傳輸線模型,接收端獲得的眼圖仿真結(jié)果如下:
提取S參數(shù)
為了更便捷地完成本試驗(yàn),在ADS中使用S參數(shù)求解器對差分線的S參數(shù)進(jìn)行提取,提取頻率范圍為0-20GHz,step為1GHz。仿真的原理圖如下所示:
將通道替換為S參數(shù)
使用下列電路,將實(shí)際通道模型替換成此時的S參數(shù)模型,進(jìn)行通道仿真:
左側(cè)為使用實(shí)際通道時域仿真結(jié)果;右側(cè)為使用S 參數(shù)提取后仿真結(jié)果:
從結(jié)果上可以看出,其差異非常大。
依照上面相同的方法,我們分別把提取S參數(shù)的step設(shè)置為0.1GHz、0.01GHz,仿真的對比結(jié)果分別如下圖所示:
我們看到,仿真得到的結(jié)果與實(shí)際的結(jié)果還是會有些差異。我們再把S參數(shù)提取到30GHz的帶寬,其對比結(jié)果如下所示:
至此,我們看到仿真的結(jié)果就與實(shí)際的結(jié)果非常接近了。
結(jié)論
隨著頻率步長Step越來越小, S參數(shù)模型表現(xiàn)越來越接近原始模型;
隨著S參數(shù)提取頻率越來越大, S參數(shù)模型表現(xiàn)越來越接近原始模型;
從前文的比較可以看到,S參數(shù)提取的步長Step和S參數(shù)的最大頻率都會影響到結(jié)果的真實(shí)性。當(dāng)然,在ADS中仿真時,實(shí)際的提取過程可以通過適當(dāng)?shù)膬?nèi)插法或自適應(yīng)算法,實(shí)現(xiàn)這一精度,而不需要通過離散的點(diǎn)掃描完成。
審核編輯:劉清
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原文標(biāo)題:如何提取S參數(shù)才不會影響仿真結(jié)果的真實(shí)性?
文章出處:【微信號:SI_PI_EMC,微信公眾號:信號完整性】歡迎添加關(guān)注!文章轉(zhuǎn)載請注明出處。
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