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如何使用夾具去嵌來使高速仿真與測量匹配

已有 1260 次閱讀2017-1-7 10:28 |個人分類:信號及電源完整性| 仿真, 去嵌


本文研究對象如上圖所示,是來自wild river的CMP-28演示板。
在平常高速設計工作中,我們經常問到的一個問題是高速仿真是否準確,為什么測量的結果總是和仿真不一致?原來來自多個方面,一個主要的原因是測試儀器如網絡分析儀VNA的測試端口往往是標準的3.5mm或2.4mmSMA接口,中間通過SMA線纜與待測物連接,待測端也需要安裝相應的SMA連接器以方便測試。在測量時,我們可以將中間的SMA線纜通過電子校準件或機械校準件進行去嵌,但是板上SMA連接器及連接器到待測線間的連接我們在測試時保留在測試結果中。下圖所示是一段接有SMA連接器的待測物。

那么有人可能會想到通過減短SMA連接器到待測物這段的物理長度來消除對待測物測試結果的影響,現實情況是怎么樣的呢?下圖所示對比了兩種SMA連接器到待測物不同長度的情形,可以清楚看到,我們不能通過這種做法達到目的,不僅如此,有時結果反而更壞。

為此我們必須在設計評估板時將SMA連接器到待測物這段線的影響考慮進去,有兩種方法可以去除這種影響,一種是通過在ADS中建模SMA連接器及這段短連接線(從SMA連接器到待測物),得到這兩端夾具的S參數,然后通過VNA將整段線(包含兩端夾具和待測物)的S參數測量出來,之后通過軟件PLTS將兩端夾具的S參數導入進去并與整段線的S參數進行計算得到待測物的S參數。另外一種方法是在待測物上分別將夾具設計到待測物上,要求使用的SMA連接相同,同時走線設計在同一層,走線的線寬等參數一致,這里分兩種情況,一是如果兩端夾具對稱,則只用設計一段open的帶SMA連接器的夾具線,另一種是如果兩端夾具不對稱,則要分別設計兩段open的帶SMA連接器的夾具線。下圖所示是這兩種方法處理好的整段線的S參數與實測整段線的S參數的對比,三者基本表現一致。

之后我們又在時域觀察加上來自仿真或AFR的夾具影響的通道眼圖和實測的實際通道眼圖,可以發現兩者表現一致。


結論:
通過在ADS中建模夾具及引出線或者在設計時就把夾具及其引出線設計好,我們可以使得待測通道的S參數和眼圖與仿真做到仿真和實測基本一致,這樣大大提高了仿真的可信度,便于在設計前期對通道性能進行正確評估。


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