做旅游信息的网站能赚钱吗,北京海淀建设银行数据中心,谷歌搜索引擎入口2023,wordpress主页文件S参数是RF工程师/SI工程师必须掌握的内容#xff0c;业界已有多位大师写过关于S参数的文章#xff0c;即便如此#xff0c;在相关领域打滚多年的人#xff0c; 可能还是会被一些问题困扰着。你懂S参数吗? 图文解说S参数#xff08;基础篇#xff09; 请继续往下看...台湾…S参数是RF工程师/SI工程师必须掌握的内容业界已有多位大师写过关于S参数的文章即便如此在相关领域打滚多年的人 可能还是会被一些问题困扰着。你懂S参数吗? 图文解说S参数基础篇 请继续往下看...台湾同行图文独特讲解
本文目录 前言 个别S参数与串联S参数的差别 双埠S参数对地回路效应的处理 两个2-port S参数有可能组成一个4-port S参数吗? 全3D模型的S参数与分开的3D模型S参数串连的差别? Port阻抗的设定对S参数本质上与S参数的使用上有没有影响? Export S参数模型时有没有做port renormalize to 50 ohm对使用S参数有没有影响? 问题与讨论
1. 前言
S参数是SI与RF领域工程师必备的基础知识大家很容易从网络或书本上找到S,Y,Z参数的说明笔者也在多年前写了S参数 -- 基础篇。但即使如此在相关领域打滚多年的人 可能还是会被一些问题困扰着。你懂S参数吗? 请继续往下看...
2. 个别S参数与串联S参数的差别
问题1为何有时候会遇到每一段的S参数个别看都还好但串起来却很差的情况(loss不是112的趋势)?
Quick answer : 如果每一线段彼此连接处的real port Zo是匹配的那loss会是累加的趋势但若每一线段彼此连接处的real port Zo差异很大那就会看到loss不是累加的趋势因为串接的接面上会有多增加的反射损失。
2.1 下图所示的三条传输线
Line1是一条100mm长特性阻抗设计在50ohm的微带线左边50mm右边50mm。
Line2也是一条100mm长的微带线左边50mm维持特性阻抗50ohm但右边50mm线宽加倍特性阻抗变 小到33。
Line3也是一条100mm长的微带线左边50mm维持特性阻抗50ohm但右边50mm线宽加倍特性阻抗变 小到33且呈135o转折。 观察Line1的S21发现左右两段的S参数有累加特性 观察Line2, Line3的S21发现 整条线的S参数比起左右两段个别看的S参数之累加差一些 问题2为何各别抽BGA与PCB的S参数后在Designer内串接看总loss与直接抽BGAPCB看S参数的结果不同? Quick answer : 这与结构在3D空间上的交互影响还有下port位置有时也有影响。
2.2 下图所示是两层板BGA封装放上有完整参考平面的PCB两层板 这是在消费性电子产品很常见的应用条件。
黄色是高速的差动对讯号其在PCB上走线的部分有很好的完整参考平面但在BGA端则完全没有参考平面。 HFSS 3D Layout模拟结果 3. 双埠S参数对地回路效应的处理
问题1RLC等效电路可以估出讯号线与地回路每一段的RLC特性但S参数却不行原因是什么? S参数带有地回路的寄生效应吗?
Quick answer : RLC等效电路是terminal base model而S参数是port base model后者看的昰一个port的正负两端之间的差值。所以S参数虽然有含地回路(return path)寄生效应但无法单独分离出地回路的影响。
问题2在Designer汇入S参数模型时可以选择该S参数的电路符号要不要有每一个port的reference ground (negative terminal)或是使用common ground使用common ground是否表示把每个port的negative terminal短路会忽略地回路的寄生效应吗?
Quick answer : 使用common ground并不会把return path两端shortS参数本身已经内含地回路的效应。
4. 两个2-port S参数有可能组成一个4-port S参数吗?
Quick answer : No. 一个2-port S参数内涵2x2 (4) matrix单元即S11, S12, S21, S22而一个4-port S参数需内涵4x4 (16) matrix单元。所以明显的当有两条线的两个2-port S参数并不足以充分且唯一定义一个4-port S参数即这两条之间的近端耦合与远程耦合条件并未被定义。换言之一个4-port S参数可以简化(reduce order)分离出两个2-port S参数但反之不然。
5. 全3D模型的S参数与分开的3D模型S参数串连的差别
常见的问题是封装与PCB板单独抽S参数后再于电路仿真软件串接S参数这样的做法跟把封装与PCB直接在仿真软件中3D贴合抽S参数会有怎样的差异?
Quick answer : 封装与PCB间在Z轴上的空间耦合路径只有把封装与PCB直接在仿真软件中3D贴合抽S参数时才会被考虑。这样的做法当然是最准的做法但需不需要每个案子都一定 非得这么做不可其实取决于结构与带宽考虑。当这条路径的耦合效应影响在您所设计的结构下在一定带宽以上的影响不能被忽略时就必须考虑。
6. Port阻抗的设定对S参数本质上与S参数的使用上有没有影响?
Quick answer : 虽然renormalize不同的port阻抗会得到不同的S参数曲线但该N-port model所定义的物理效应本质上是相同的。所以对于model的使用理论上没影响但实际上 因为tool的transient analysis的数值处理能力(fitting ability)不同有些时候有影响。
打个比方在SIwave v4.0很早期的文件会建议讯号的port阻抗设50ohm而电源的port阻抗设0.1~1ohm但目前的SIwave其实就不需要特别这么做即你可以延续之前的设定习惯或是全部都renormalize 50ohmSIwave吐出的S参数代到Designer去用都可以得到一样的结果。如果您使用其他的tool有遇到设不同的port阻抗得到时域模拟结果不同的情况建议您可以试试SIwave.
7.Export S参数模型时有没有做port renormalize to 50ohm对使用S参数有没有影
Quick answer : No
8. 问题与讨论
8.1 S参数无法汇入怎么办?
Ans首先检查tool是否反馈任何错误讯息再来以文本编辑器打开该S参数检查其频点描述定义是否是递增排列(frequency monotonicity)。会出现这种乌龙错误通常是有人手动编辑去修改S参数造成。
8.2 S参数因为port数过多导致模拟耗时怎么办?
Ans遇到S参数模拟耗时首先我会检查该S参数是否有passivity与causality issue或是在Designer模拟过程中注意看看是否在state-space fitting process卡很久。遇到多埠S参数则试着转成state space model (.sss)仿真速度会加快不少而透过SIwave或NdE转state space model的程序中建议只勾enforce passivity不用勾enforce causality这样也会节省不少时间。(因为state space algorithm本身就满足primitive causality所以不用担心其因果性问题) 8.3 Toushstone1.0(TS1.0)与TS2.0主要有何差别? AnsTS2.0 (.ts)支持mixed reference impedance而TS1.0 (.snp)每个port的reference impedance都要是相同的50ohm. 以SIwave为例 以Designer内NdE (Network Data Explorer)为例 不管原本在SIwave或HFSS的port设定是否有指定renormalize最后要export时还可以再决定要不要overwrite renormalize 8.4 Touchstone file可以设定noise data那是什么东西何时使用?
Ans这是在TS1.0就有定义的功能可以对Touchstone file附加noise data定义一般用于主动组件的S参数模型
当你在Designer汇入S参数模型时可以右键单击[Edit Model]检视noise data (如果有的话).
8.5 为何在2.2的例子BGA与PCB各别S参数的loss累加(-0.29-0.8-1.09)反而是比整个3D model一起看所得到的S参数(-1.06)来的差? Ans当BGA与PCB做3D结合的条件下去抽S参数时此时原本没有参考平面的BGA上走线会看到一些PCB上的平面透过solder ball所贡献的些微回流路径效应。这点我们也可以透过观察Z11(Z profile)来验证。 相关阅读图文解说S参数基础篇
作者信号完整性之旅
来源图文解说S参数进阶篇 - RFASK射频问问
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