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模拟和测量的去嵌入S参数

DDR记忆棒

这个DDR记忆棒的部分可以通过去嵌入S参数建模为一个多端口网络

S参数、z参数、t参数和许多其他参数是检查高速信号和高频波如何在互连中与接收器相互作用的主要方法,特别是当信号在通往负载组件的路上通过其他网络或连接器时。无论您是在测量被测设备,还是在模拟互连中的级联网络行为,您都需要从模拟或测量中确定网络中每个组件的准确S参数。

互连设计、多端口网络和单个设备需要在某些时候进行测量或模拟,并且需要在许多设备中考虑阻抗失配的影响,以确保信号完整性。从电路设计和被测设备中去除S参数,允许您深入到特定电路或组件中电路板中信号的行为。

去嵌入S参数

如果您正在检查一个相当于2端口网络的待测设备,主要目标是收集精确的测量数据,以显示信号如何与设备的输入和输出相互作用。S参数很好地概括了设备如何在每个输入端口反射和传输输入信号。如果您正在测量或模拟电路设计期间器件输入阻抗的影响,例如在load-pull分析,你需要知道设备在不同频率下的S参数。然后可以使用每个频率的S参数来计算网络每一侧的输入和输出阻抗作为频率的函数。

去除S参数是指在收集被测设备的测量数据时,去除测试夹具、滤波器或放大器的影响。在测试情况下,您将使用矢量网络分析仪测量被测设备的反射和传输。作为此过程的一部分,您需要从设备的测试夹具测量反射和传输系数。

子电路S参数

同样的想法也适用于作为模拟的一部分的大电路中的子电路。如果您正在设计一个特定的子电路作为一个更大系统的一部分,为其他子电路去嵌入S参数可以让您准确快速地检查一个特定子电路在更大系统中的表现,并确定它自己的S参数。

橙色背景的ic

S参数、输入信号、输出信号之间的关系

然后,您可以使用与入射电压和反射电压相关的标准公式,将每个频率下的模拟反射和透射系数转换为S参数。特定子电路的S参数可以直接从基于spice的仿真结果中计算出来。请注意,同样的思想用于矢量网络分析仪频率扫描用于测量被测装置的S参数;测试夹具和任何滤波器、放大器或其他组件的S参数需要从测量中消除。

与t参数的关系

在数学上,通过考虑一组级联网络的t参数(称为散射传递参数),可以很容易地去除S参数。下图显示了一对串联网络的S参数和t参数之间的关系。

t参数与S参数的关系

用t参数去嵌入S参数

如果您想确定网络B的T参数(以及S参数),并且您知道网络A的T和S参数,您可以使用串联网络对的T和S参数来计算网络B的T和S参数。您可以轻松地将此过程扩展到更多的级联网络,以及具有两个以上端口的网络。注意T和S参数是频率的函数。一旦您提取了特定网络的S参数,该信息通常存储在S参数文件中(同样,作为频率的函数)。然后,它可以很容易地用于在以后的模拟中去嵌入S参数。

为什么使用反嵌入S参数?

在比较测量和模拟方面,去嵌入S参数的好处是显而易见的:您可以从测量和模拟中消除夹具的S参数,允许您轻松地比较模拟和实验。

类似地,如果您从测量中知道特定夹具或组件的S参数,则可以在系统模拟中使用这些S参数来检查信号完整性。作为电路分析和信号完整性模拟的一部分,这可能会更加复杂,因为需要去除S参数取决于所设计的电路。

在运行一个完整布局的大尺寸模型进行信号完整性分析时,网络中每个子电路的模型通常都是提取出带有大量端口的S参数文件。如果你想减少计算时间时域仿真,您可以使用去嵌入来从电路板级电路中移除许多简单的组件。这将模拟减少到更少的级联网络,最终减少模拟时间。

黑色背景上的PCB布局

您可以提取S参数并使用正确的模拟包将它们去嵌入

另一方面,如果你正在设计一个更复杂的电路,它可以被分解成多个网络,并且你知道整个电路所需的特定S参数,你可以避免为一个网络钻取S参数,同时为其余网络去嵌入S参数。然后你可以使用参数优化通过频率扫描或一系列时域模拟,同时改变组件值,使其中一个网络的S参数调整为所需的值。

参数的解嵌入S参数提供了许多本文未涉及的用途,并且可以将解嵌入S参数合并到设计过程中正确的PCB设计和分析软件Allegro PCB Designer凯蒂丝也吃饱了分析工具套件使您可以轻松地使用您的设计执行许多模拟,并获得电路行为的全面视图。

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