S参数与串扰-信号完整性分析

S参数与串扰:


四端口网络S参数中,S_{11}仍表示反射,S_{21}表示信号的传输。根据S参数的定义,S_{31}S_{41}两个参数的含义为


当只有端口1有正弦信号激励源时,从端口3和端口4出来的正弦信号只能是互连结构内部耦合过来的,因此S_{31}表示的是近端串扰,S_{41}表示的是远端串扰。这两个参数从频域角度反映了不同频率点的信号耦合到端口3和端口4的大小。


对于有些耦合结构,在某个频段内由于耦合而产生的能量的传递会非常明显,这种现象使用S参数可以很容易的在频域中观察到。图6-42显示的是两条表层并行走线提取的S参数,从S_{21}曲线看,在11 GHz左右由端口1入射的信号几乎无法传到端口2,信号衰减非常剧烈。入射信号的能量跑到哪儿去了?是什么原因导致这种现象?使用S参数很容易就能找到问题的原因。把S_{21}S_{11}S_{31}S_{41}四个参数放在一起,S_{11}S_{31}的包络在这个频


段并没有异常变化,整个测试频段这两个参数的最大值包络都很平稳,因此信号的衰减不是反射引起的,也不会是近端串扰引起的。观察S_{41},在11 GHz左右接近0 dB,这意味着端口1入射的信号几乎全部从端口4出来,因此信号的衰减是由于远端串扰引起的,这个频段内的信号基本都通过耦合传递到另外一条线的远端。这种通过对S参数的各个元素进行对比观察来查找问题原因的方法在实际工程中经常会用到。



有时在频域中很难直接找到问题的原因。图6-43显示的是背板上两个通道之间近端串扰S_{31}的情况,从包络的幅度可见串扰较大,但是从频域无法找出通道的那一部分产生了这么大的串扰。转到时域,使用T参数可以很容易地找到什么位置发生了较大的串扰。图6-44显示了T_{31}曲线,根据串扰发生的时间很容易定位最大串扰发生在什么位置。从图6-44可见,本例中最大串扰发生在背板连接器所在位置。S参数是工程中定位无源通道问题的重要工具,要从频域和时域两个方面入手,充分利用S参数中所包含的信息来解决工程问题。


S参数与串扰-信号完整性分析
 

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