提一个关于S参数在进行PI分析时的问题
那么这张图S曲线图对实际PCB设计提出了什么建议?如利用这个图来改善我们的设计?
是不是说明如果在我们设置端口的位置附近,真的有些导线在传输F1、F2、F3频率的信号,那么这些信号可能将收到干扰?
另:传输这些信号的导线走向和可能产生的干扰又是否有关呢?下面是S曲线图:
我的理解 ,请指正:
作这个分析的目的是想知道电源面结构的
谐振频率(和射频里的谐振腔概念一样)
因此最好避免输入信号落到谐振点上,如果
腔体谐振了,那么信号传不过去,我是根据驻波
来理解的。
至于有什么指导意义,可能就是要求调整电源面来改变谐振点,
不过我听说因为电源面谐振引起问题比你中5000000大奖还难
xspartan兄说的有一定的道理,PCB板的谐振频率是固有的,它取决于板子的物理结构。这一点如果使用过Ansoft的SIwave就比较清楚了。它的第一项功能就是计算PCB板固有的谐振频率。
但是就拿这个例题来讲,如果将激励源放到另一个位置,那么得到的S曲线肯定就和上面的一幅不一样。
我的意思是,这种S曲线示出的不连续点与板子固有的谐振频率不完全是一回事,我觉得这种仿真结果带有一定的“区域”性,就是只有在设置仿真源与负载的附近区域,才具有仿真曲线示出的效应。
唉 说到这里就复杂了 再说说我的理解 ,不对的话请指出
激励源换了一个位置,那么从这个端口看进去话,周围的边界应该是
发生了变化,对吧,那么此时能量反射和原来不同,相应的s参数不同,
你可以试一下改变板外形,测试点不动,看有什么区别(我没试过)
你说的区域性我不这么认为,因为能量不是按照你想的直接从激励端
进从匹配端出,应该是在边界影响下在这个腔体内传播,你看到的某个
点是整个反射叠加和。
看你的S参数好象是用PowerSI做出的,小弟的看法是:
1,如果显示的是某个信号线始末端的插入损耗S21,那么认为信号在谐振频率点上的频谱分量有比较大的衰减,出现色散现象
2,如果是某个端口的S11,端口的正负是电源和地,那么如果端口附近有IC,而且IC中的某些信号用到这种电源,则该信号在谐振频率点上的频谱分量会有比较大的波动,
3,我觉得SIwave中计算出的本振模和某端口的S参数是具有同一性的,前者是在某个谐振频率点上所有点的幅度,后者是某点在整个频段的幅度。
请大家指正。
还是很有道理的,我还是想通过试验来证实一下,区域到底有没有影响。
在一个PCB上做若干这种仿真的实际意义是什么?
我比较赞同blackknight兄讲的,不错这个曲线是Speed XP做的S11曲线。
按照blackknight兄讲的意思:“那么如果端口附近有IC,而且IC中的某些信号用到这种电源,则该信号在谐振频率点上的频谱分量会有比较大的波动”,就是说这种分析还是带有区域性质的,做这种分析的必要性也就在与此,在板上放置器件时,要根据信号特点,避免将它放在可能对某个频率(芯片可能使用的)有影响的地方。
回blacknight 兄
1。落到谐振点上的分量衰减 我觉得这样说不合适,也有可能会起振。
2。怎么可能会是s11 呢
3。没用过powersi, 但ansoft中通用求解公式 Sx+Ko*T*X=b ,b是源,当b为0时就是
本征值求解,从这个角度看本征值和S确实是有同一性,后面两句话我就不理解
本征值是腔体的谐振特性,和幅度有什么关系?
我觉得不应该在区域性上纠缠这个问题,换个角度想,本征值和激励无关,就是说
结构定了,谐振值特性就定了。 如果你换了位置测,在一定意义上,你改变的是形状,去分析这个问题就很复杂了。
我看到的类试分析都是分析平面对的谐振特性,然后避免信号频率落到这上面来
请指正
做了一个小试验,不过似乎不能说明什么问题。
首先在板子顶部做s11分析,得到在210MHz处有一个不连续点,然后就在端口和负载之间做了一条导线,用210MHz的正弦信号激励,见图1。然后将这条导线移至板子的另一端,做同样的仿真,图2。
大家有何见解?
To poqi:这段时间很少看到你,是不是闭门修炼去了?^_^
xspartan兄,我做的,的的确确是S11的曲线。
我同意一但板子的物理和叠层结构确定,其本征频率就确定了。
我之所以提出这个问题,关键是我不太理解,既然本征频率在SIwave中首先就被求出了,从Ansoft的教材来看,有很多篇幅在谈S参数的问题,方法和SpeedXP是一样的(建立端口...),我要搞清的就是,对实际PCB设计,这种分析如何指导我们对PCB进行修改,换句话说就是进行多点的S参数分析的作用何在?
to winworm
没有啊,在看SpeedXP,知道你很忙,不好意思打扰
个人观点 这种分析在具体使用上作用不大。
我看过一个洋鬼子对类试分析的说法,等找到了给你看看
xspartan兄,在几种PI分析软件中,个人觉得哪部分功能最有用?
我可是吃过PI上面的亏,那时候还PI分析似乎还没有没人重视,也没有这些工具可用,一块背板
做了四次(还是无源的),瞎猫碰到死耗子,最后根据经验总算碰巧解决了问题,真的,就是因为地线噪声引起的,当那个功耗最大的芯片一旦通电,哇!输出信号一塌糊涂!
回xspartan 兄:
1,落到谐振点上的分量衰减,我觉得也不合适,应该是波动;
2,那个图形确实是S11;
3,“我觉得SIwave中计算出的本振模和某端口的S参数是具有同一性的,前者是在某个谐振频率点上所有点的幅度,后者是某点在整个频段的幅度” ,这句话是针对SIwave这个软件的使用来说的,在SIwave中compute resontant modes后出现的是整板的某个谐振频率的振荡情况,我的理解是这个频率上Z参数越大的点幅度越大;而后面是指计算端口S参数后会自动显示port的S parameter magnitude。
这是我对软件计算结果比较通俗的理解,可能与理论的某些关键词有出入,所以不一定准确。
但我想如果xspartan 兄用过SIwave,也许会有同感的。
看来xspartan 兄对HFSS的软件比较熟悉嘛!
小弟最近在用HFSS,以后请多指教。
使用SIwave建立一个与图12完全相同的PCB叠层结构,在类似的位置建立端口负载,并进行S参数仿真。图中用黑色标注了使用SIwave的计算值,红色表示SpeedXP的计算结果。可以看到两者的结果是非常接近的。
然而,用SIwave计算的板子的自然谐振频率为:717MHz、1.018GHz、1.451GHz
关于第9楼图片的说明。那两张图片,都是反应了如果在电源-地层加上干扰源时,导线上信号被干扰的状态,下图是不加干扰源时,导线上信号传输的图形。显然是非常好的正弦波。
而且看来,即便是同一个干扰源,在板子边缘的信号线被干扰的程度要大些
to poqi ,我前面说的意义不大是指前面所谓的区域性分析或者多点分析,没说清楚,不好意思。
个人感觉PI分析主要还是在本征值上,在cadence中就是谐振频率,至于siwave中的分析内容我没用过,不好清楚。
呵呵恭喜你遇到这种问题,长经验值阿, 给我们讲详细点,怎么搞定的?
To blacknight: 确实,可能理解上有偏差, 再说点个人理解,
对于某个腔体,在某个频率上和输入信号发生谐振,此时看到的震荡
可以理解为波的震动,有波峰和波腹,波节点幅度最大,间距 lamb/4。
不敢说熟悉,只是有幸看到一些微波射频大牛的过招,才略知一二
to xspartan 和blacknight兄:
使用SIwave计算的PCB自然谐振频率:717MHz、1.018GHz、1.451GHz它与用端口扫描出的S11参数在频点上有何关联?
如果我将端口平行下移到板子另一端,得到的s11不连续点:0.2,0.71,1.12,1.5,1.6GHz,看来也与上面差不多,如果这样大概也就应了你讲的“区域性分析或者多点分析”意义不大的论点了。
看来,实际上只要找出PCB板的本征频率以及对应频率的波腹位置,对PCB板的PI设计就已经和有收获了!至于在PCB各处建立端口进行S参数分析的意义,只不过是对特别感兴趣(敏感区域)的区域,进行个别分析,这只不过是一个个性分析。不过,这应该也是很有用途的。就如我在第9楼贴的图中所看到的,在一个特定的端口,如果电源--地层之间可以模拟一个干扰源的话,通过这种分析可以观察到,导线上信号被干扰的情况。
我觉得如果我们的设计很复杂,比如说内电层有比较多的分割区域,这样一来的话,局部的情况就可能会发生比较大的变化,此时“区域性分析或者多点分析”意义就比较大了,那位老兄可以该情况建模.
电路仿真我做过。(原理图)
可PCB仿真却没有做过。(没有条件!在实际中也没有多大作用?!在学校时曾用过FDTD算法仿过,可没什么结果)
请问各位高手:
仿真过的PCB是否要节约时间和成本?!
在PCB上仿真应该很难吧?
to poqi055, 基本上是这个意思了
自然谐振频率和s11频点关系?为什么你总是在分析S11而不是S21, 给个理由吧
好像在pi中 ,关心S21更多些,通过S21可以知道阻抗。
本振值和S11频点的关系我没做过仿真分析,有没有直接联系我说不清,但
根据理论分析(我理解的,有错请指正,没错请参考 )
S11是回损,是频率的函数,和匹配也有关系,调整匹配S11不同,
传输线也可作为匹配方式,如lamb/4波长变换器
而谐振频率不多说了,和结构有关。
所以不好把两个直接比较。
我做的是电源层与地线层之间的Z分析,当然用S11了。S21的分析应在信号层做,不知对不对。
to poqi ?
为什么当然是S11,根据什么说的?你说的Z分析指什么?
是ABCD-Z-Y里的Z还是Ztarge_impedence分析?
如果是后者,就更应该是用S21了(|S21|=20*log(Zplane/25) )
to xspartan:在做分析时,我是将电源层与地层之间加了一个.001欧姆电阻,相当短路,显然它相当一个单端口
网络,那么测得的曲线,我觉得只能是S11。
to xspartan:
我将原来接0.001欧姆的负载断开,并将它设为第二个端口,仿真出的S11曲线现下图:
它的S21曲线为:
可以看到,这样产生的S11曲线除了200MHz处的间断点,其余大体与接短路电阻的S11曲线相同。
为什么200MHz处的间断点会没有了呢?
to poqi兄
1,使用POWERSI,在频域进行PI分析一般是看电源地阻抗,即Z曲线,但你贴的波形都是S曲线(在SIGRITY网上的很多PI论文都是以Z曲线来分析其性能:Z曲线在某频段小于target impedance);
2,在电源和地间加一个很小的电阻(有时也相当与VRM稳压时的等效电阻),计算电源地阻抗时,得到的Z曲线在低频部分会小些(相对于不加短路电阻的),如果PORT距离该电阻的位置或距离发生变化,也许会影响Z的高频部分,我还没有做过这样的测试
to blackknight兄:
1.从分析的角度看,在S曲线上出现的不连续点处,在Z曲线上都将对应一个不连续点。
2.对于你在28楼说的“在电源和地间加一个很小的电阻计算电源地阻抗时,得到的Z曲线在低频部分会小些”,可是实际上,如果不加这个短路电阻,在低端(200MHz处)的间断点反而没有了。
3. 我曾给你寄过一封信,是关于SpeedXP激励源信号的事,不知收到否?若收到,有何高见!
to poqi兄
1,小弟觉得看Z曲线比S曲线更直观,当然,Z本来就是从S换算过来的。
2,在我做的加电阻的比较中,大概是30MHZ以下的不同,30MHZ以上完全一样了,因为这和具体的事例有关,所以,我猜想你说的也许是比较个别的情况。不知道你用的SPEEDXP是不是比较新的版本,还有,你可以把这个case发到SIGRITY的网站上,让他们解决。
3,那封信我当天就回复了,看来免费邮箱不好用啊,我再重发一次。
