看看你的走線(xiàn)延遲仿真準么？

在有等長(cháng)要求的場(chǎng)景中，我們通常需要對走線(xiàn)的延遲進(jìn)行仿真，以確定走線(xiàn)等長(cháng)約束。實(shí)際仿真時(shí)，我們可以通過(guò)2D電磁場(chǎng)算法計算微帶線(xiàn)或者帶狀線(xiàn)的延遲，也可以提取微帶線(xiàn)或者帶狀線(xiàn)的S參數，然后利用時(shí)域仿真器對走線(xiàn)延遲進(jìn)行分析。

在使用走線(xiàn)S參數對延遲進(jìn)行時(shí)域仿真時(shí)，就會(huì )牽扯到時(shí)域-頻域轉換問(wèn)題，可能會(huì )出現因S參數抽取不合理導致的仿真錯誤。本文將提取實(shí)際PCB上一段帶狀線(xiàn)的S參數，對比當S參數頻率范圍以及點(diǎn)數不同時(shí)，時(shí)域延遲的差別。

1：仿真參數設置

(1)：S參數頻率范圍為10M~40GHz，點(diǎn)數分別為：401,201,101,91,81, 71,61,51,41；

(2)：仿真點(diǎn)數設置為101點(diǎn)，最大頻率設置為：4，5，6，7，8，9，10，20，40GHz

(3)：用于時(shí)域仿真的激勵源為幅度為1V、頻率為1GHz的正弦波，頻域S參數和時(shí)域仿真原理圖如下所示:

S 參數

時(shí)域仿真原理圖

2: 仿真結果

仿真結果如下表所示，可以看到當f=40GHz，點(diǎn)數N<71點(diǎn)時(shí)，時(shí)間延時(shí)delay誤差快速增大；當N>81時(shí)，delay的值波動(dòng)小于5ps。N一定，頻率f從4GHz變化到40GHz，delay的值波動(dòng)小于13ps。

隨后使用另一款軟件對上面結構進(jìn)行建模，然后進(jìn)行時(shí)域仿真，仿真結果如下，發(fā)現此軟件不具有自動(dòng)差值能力，其先將S參數轉換為Spice電路，然后進(jìn)行時(shí)域仿真，N<=101點(diǎn)時(shí)，仿真會(huì )出錯。

3. 結論

對比兩款軟件的仿真結果基本一致，說(shuō)明在S參數合適的情況下，使用S參數去計算延遲是可行的。但是當S參數不合理時(shí)，使用S參數去評估走線(xiàn)延遲會(huì )出現很大的誤差，大家在仿真的時(shí)候一定要小心。

時(shí)域仿真器在時(shí)域仿真時(shí)如何處理S參數才是理解上面問(wèn)題的關(guān)鍵，可惜我們不太了解時(shí)域仿真器處理的過(guò)程，我嘗試直接通過(guò)FFT計算，發(fā)現也與上述仿真結果不能匹配。