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行顯示與分析。

但是，提取 S 參數(shù)需要注意哪些細節(jié)，保證在時域仿真中可以準確的獲取到信道性能。本文對一些細節(jié)進行了分析。

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 。對下列電路進行仿真：

真實仿真結(jié)果

信號通過真實通道傳輸線模型，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，在ADS中使用S參數(shù)求解器對差分線的S參數(shù)進行提取，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，將實際通道模型替換成此時的S參數(shù)模型，進行通道仿真：

左側(cè)為使用實際通道時域仿真結(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)果的真實性。當然，在ADS中仿真時，實際的提取過程可以通過適當?shù)膬?nèi)插法或自適應(yīng)算法，實現(xiàn)這一精度，而不需要通過離散的點掃描完成。

審核編輯：劉清