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信号完整性与S参数.ppt
信号完整性与S参数
金文超 2015.9.21
Signal Integrity
信号类型
域
仿真模型
仿真工具
时域（有源）
低速信号：
I2C，JTAG，
差分时钟...
IBIS模型
Hspice模型
SigXplore
Hspice
ADS
SI仿真方法
Why?
频域（无源）
高速信号：
XAUI，PCIE，
XFI...
S-paramter
HFSS
PowerSI
ADS
Hspice
电源模型
HSpice模型
时域仿真
S-parameter (Why)
宽带信号的时域响应不易研究
研究其单频点信号对物理通道的响应
系统阶跃响应不易研究
研究系统的冲击响应
What?
TDR（无源）
眼图（有源）
S-parameter
S-parameter (What)
背景：问题已经从研究宽带信号转换为研究单频点信号
传输线上的信号可以近
似等效为TEM波的传导
入射波
eUi
反射波
eUr
z
z
(
zU
)
)(
zI
(1
Z
0
eUi
z
eUr
z
)
j
LC
jwLI
)(
z
传输常数
jwCU
)(
z
损耗因子（无耗
传输线为0) 相位常数
电报方程
)(
z
dU
dz
)(
zdI
dz
S-parameter (What)
铺垫一：反射系数 reflection coefficient
)0(
U
U
)0(
)0(
ZR
0
l
ZR
l
0
终端反射系数（z=0）
周期性
Uz
)(
U
)0(
)0(
z
e
e
2)0(
z
e
ZR
l
ZR
l
0
0
2
z
e
z
铺垫二：输入阻抗 input impedence
Z
in
)(
zZ
)(
zU
)(
zI
z
()0(
e
U
1
z
()0(
U
e
Z
0
z
)
)0(
e
z
)0(
e
)
z
)0(
(
))
1(
e
U
z
1
z
)0(
(
))
1(
U
e
z
Z
0
Z
0
1
1
)(
z
)(
z
S-parameter (What)
S参数的引入：
eUU
z
eU
z
I
(1
Z
0
eU
z
eU
z
)
定义入射波a：
定义散射波b：
z
eUa
Z
0
z
eUb
Z
0
U
U
1
2
1
2
(
IZU
0
z
)
e
(
IZU
0
)
e
z
(
0
U
Z
U
Z
0
ZI
)
0
ZI
)
0
1
2
1
2
(
定义归一化的电压波u：
u
定义归一化的电流波i：
i
I
U
Z
Z
0
0
物理意义：
1
2
Re[(
P
1
2
1
2
Re(
UI
*
)
Re(
ui
*
)
a
)(
ab
*
*
b
)]
1
2
*
(
aa
bb
*
)
功率等于入射功率减散射功率，
VNA就是靠测输入功率与散射
功率来测S参数的。
a
b
1
2
1
2
(
u
i
)
(
u
i
)
bau
bai
S-parameter (What)
一个简单的s2p
b
b
1
2
aS
11
1
S
a
21
1
S
12
S
22
a
2
a
2
S
S
11
21
b
a
b
a
1
1
2
1
|
|
a
2
0
a
2
0
S-parameter (What)
s4p
串扰, 模式转换...
How?
.sNp
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