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如何使用夹具去嵌来使高速仿真与测量匹配

已有 1133 次阅读2017-1-7 10:28 |个人分类:信号及电源完整性| 仿真, 去嵌


本文研究对象如上图所示,是来自wild river的CMP-28演示板。
在平常高速设计工作中,我们经常问到的一个问题是高速仿真是否准确,为什么测量的结果总是和仿真不一致?原来来自多个方面,一个主要的原因是测试仪器如网络分析仪VNA的测试端口往往是标准的3.5mm或2.4mmSMA接口,中间通过SMA线缆与待测物连接,待测端也需要安装相应的SMA连接器以方便测试。在测量时,我们可以将中间的SMA线缆通过电子校准件或机械校准件进行去嵌,但是板上SMA连接器及连接器到待测线间的连接我们在测试时保留在测试结果中。下图所示是一段接有SMA连接器的待测物。

那么有人可能会想到通过减短SMA连接器到待测物这段的物理长度来消除对待测物测试结果的影响,现实情况是怎么样的呢?下图所示对比了两种SMA连接器到待测物不同长度的情形,可以清楚看到,我们不能通过这种做法达到目的,不仅如此,有时结果反而更坏。

为此我们必须在设计评估板时将SMA连接器到待测物这段线的影响考虑进去,有两种方法可以去除这种影响,一种是通过在ADS中建模SMA连接器及这段短连接线(从SMA连接器到待测物),得到这两端夹具的S参数,然后通过VNA将整段线(包含两端夹具和待测物)的S参数测量出来,之后通过软件PLTS将两端夹具的S参数导入进去并与整段线的S参数进行计算得到待测物的S参数。另外一种方法是在待测物上分别将夹具设计到待测物上,要求使用的SMA连接相同,同时走线设计在同一层,走线的线宽等参数一致,这里分两种情况,一是如果两端夹具对称,则只用设计一段open的带SMA连接器的夹具线,另一种是如果两端夹具不对称,则要分别设计两段open的带SMA连接器的夹具线。下图所示是这两种方法处理好的整段线的S参数与实测整段线的S参数的对比,三者基本表现一致。

之后我们又在时域观察加上来自仿真或AFR的夹具影响的通道眼图和实测的实际通道眼图,可以发现两者表现一致。


结论:
通过在ADS中建模夹具及引出线或者在设计时就把夹具及其引出线设计好,我们可以使得待测通道的S参数和眼图与仿真做到仿真和实测基本一致,这样大大提高了仿真的可信度,便于在设计前期对通道性能进行正确评估。


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