S參數轉TDR(阻抗)--網(wǎng)絡(luò )分析儀“變”采樣示波器

高速電路設計的工程師都知道，在進(jìn)行高速電路設計時(shí)，對傳輸線(xiàn)的阻抗有明確的要求，給板廠(chǎng)發(fā)生產(chǎn)文件（Gerber）時(shí)也會(huì )一而再，再而三的告訴他們要控制好阻抗。比如下圖所示在PCB中定義每一層的阻抗要求。

阻抗不連續會(huì )導致信號完整性的問(wèn)題，比如信號反射、非單調、抖動(dòng)增大、誤碼增多等等。還有可能增大能量輻射造成EMI的問(wèn)題，也會(huì )減少器件的壽命等等。

不僅僅是PCB，還有連接器、線(xiàn)纜、芯片設計也一樣有明確的阻抗要求。既然在設計的時(shí)候有定義阻抗，那么就需要測量生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品，檢查其是否能滿(mǎn)足阻抗的要求。一般使用采樣示波器（帶TDR模塊）、網(wǎng)絡(luò )分析儀（帶TDR選件）或者簡(jiǎn)易的阻抗測試儀測量。前面兩種我都使用過(guò)，精度都非常高，后面一種只是在展會(huì )上試用過(guò)，在特定的場(chǎng)合其精度也不錯。

今天咱們介紹的并不是這些儀器，也不對比他們的優(yōu)劣。今天要給大家介紹的是當大家使用網(wǎng)絡(luò )分析儀測試獲得S參數或者仿真獲得S參數時(shí)，如何獲得TDR的結果。盡管S參數能完全的描述PCB、線(xiàn)纜等傳輸線(xiàn)的無(wú)源特性，但是這些都是頻域的，只能表征整體的特性，無(wú)法表征物理結構每一個(gè)點(diǎn)的變化情況。

TDR的結果表征的是阻抗隨著(zhù)時(shí)間的變化。

在A(yíng)DS中有多種方式可以把頻域的S參數轉換為T(mén)DR的結果，在本文中給大家介紹一種常用的方式，即采用編輯公式的方式，把S參數轉換為T(mén)DR結果。

先建立一個(gè)原理圖：

這是一個(gè)差分對傳輸線(xiàn)的S參數仿真原理圖，仿真完成后，在A(yíng)DS的數據顯示窗口中先編輯一個(gè)單端轉差分的公式SDD11=0.5*(S11-S31+S33-S13)(不會(huì )的，可以參考下文ADS信號完整性專(zhuān)題之如何將單端S參數轉化為差分S參數)

S參數轉換為T(mén)DR使用的公式為T(mén)DR= tdr_sp_imped(Sii, delay, zRef, Tstart, Tstop, NumPts, window)。根據此公式編輯差分對S參數轉TDR阻抗公式并查T(mén)DR結果曲線(xiàn)，如下圖所示：

如果是單端的S2P的文件，則把SDD11修改為S11，參考阻抗zRef修改為50ohm（具體參考阻抗zRef、截止時(shí)間Tstop修改為多少，則根據實(shí)際情況而定）。