【摘要】：在高速電子產(chǎn)品更新周期越來越快,品質(zhì)控制要求越來越嚴(yán)格的今天,通常要求電路設(shè)計(jì)之初就符合相應(yīng)性能指標(biāo),電路設(shè)計(jì)要一次成功。況且,由于高速互聯(lián)電路傳輸速率持續(xù)增長,高速電路設(shè)計(jì)極具復(fù)雜性與特殊性,若在電路設(shè)計(jì)之初不認(rèn)真考慮其信號完整性和電磁兼容相關(guān)特性,后期整改將牽一發(fā)而動全身,整改過程將異常艱難復(fù)雜。因此,在電路設(shè)計(jì)階段就對其相關(guān)特性進(jìn)行快速而精確的建模、仿真與分析,實(shí)現(xiàn)高度的仿測一致性,就成為了當(dāng)前高速互聯(lián)電路設(shè)計(jì)的必由之路。對高速互聯(lián)電路進(jìn)行整體建模仿真難度較高,建模難度大,耗費(fèi)資源較多,往往會轉(zhuǎn)而對高速互聯(lián)電路中的各種關(guān)鍵組成結(jié)構(gòu)或特性進(jìn)行建模。過孔、開槽結(jié)構(gòu)、傳輸線是高速信號傳輸通路中普遍存在的,具有代表性的三種典型結(jié)構(gòu),在多數(shù)高速互聯(lián)電路設(shè)計(jì)中均需對其進(jìn)行關(guān)注。因此,本文對這三種典型結(jié)構(gòu)進(jìn)行了建模研究,主要的研究內(nèi)容如下:(1)基于部分元等效電路法的過孔建模技術(shù)研究。通過重新定義等效電路的參考地,論文將傳統(tǒng)的部分元等效電路模型在過孔結(jié)構(gòu)中進(jìn)行了改進(jìn)。這種等效電路模型可以對多種類型的過孔結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模,尤其是具有不規(guī)則形狀反焊盤的差分過孔結(jié)構(gòu)。在此基礎(chǔ)上,論文繼續(xù)研究了過孔模型和平板電路模型阻抗矩陣的連接方法,將過孔模型嚴(yán)格的與電路板模型進(jìn)行了連接。所述模型可對過孔結(jié)構(gòu)及包含過孔結(jié)構(gòu)的電路板高效準(zhǔn)確地仿真至50GHz。(2)高速電路板參考平面開槽結(jié)構(gòu)建模技術(shù)研究。通過使用等效原理,論文將開槽帶狀線結(jié)構(gòu)等效為帶狀線上表面電流與開槽區(qū)域表面磁流激勵下的閉合腔問題,同時,通過將表面磁流等效為偶極子源,直觀的解釋了開槽帶狀線結(jié)構(gòu)的輻射機(jī)理。接著,結(jié)合電磁場混合勢積分方程和閉合腔格林函數(shù),論文提出了一種等效電路模型,可對開槽帶狀線結(jié)構(gòu)的信號傳輸特性和電磁輻射特性進(jìn)行高效而準(zhǔn)確地建模分析。(3)導(dǎo)體表面粗糙傳輸線建模技術(shù)研究。論文系統(tǒng)的分析了傳輸線系統(tǒng)因果性與傳輸線模型RLGC參數(shù)之間的關(guān)系,給出了兩種保證導(dǎo)體表面粗糙傳輸線因果性的方法,并對其優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了分析。進(jìn)一步的,論文研究并給出了一種改進(jìn)的、實(shí)用化的、符合因果性原理的導(dǎo)體表面粗糙傳輸線等效模型。論文還給出了理想傳輸線RLGC模型與導(dǎo)體表面粗糙度影響下傳輸線RLGC模型之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系。(4)介質(zhì)表面粗糙度及其對傳輸線特性的影響研究。通過理論分析,論文首次確定了介質(zhì)層表面粗糙度的概念,明確了其對高速傳輸線信號傳輸?shù)挠绊憴C(jī)理,給出了介質(zhì)層表面粗糙度常數(shù)的定義,并通過二維全波仿真驗(yàn)證了該常數(shù)的頻率無關(guān)性。在此基礎(chǔ)上,通過簡單的等效,論文近似的給出了表面粗糙度常數(shù)的計(jì)算方法,并進(jìn)一步改進(jìn)了實(shí)際粗糙傳輸線RLGC模型,使其具有更好的相位和時域表現(xiàn)。(5)傳輸線插入損耗擬合方法及其應(yīng)用研究�；趥鬏斁�插入損耗的物理模型以及經(jīng)典二分搜索算法,提出了一種對傳輸線插入損耗實(shí)際測量結(jié)果進(jìn)行快速精確擬合的方法。該方法在最大程度保留插入損耗實(shí)際測量結(jié)果有效數(shù)據(jù)的前提下,高效而準(zhǔn)確的剔除了大誤差數(shù)據(jù)段,從而給出最優(yōu)的擬合結(jié)果。通過該方法,可以得到更為精確的傳輸線插入損耗測量結(jié)果,可以評估傳輸線插入損耗測量結(jié)果的質(zhì)量,為高速互聯(lián)電路設(shè)計(jì)與建模提供更為準(zhǔn)確的參數(shù)或參考。最終,這些研究內(nèi)容都通過實(shí)驗(yàn)或仿真進(jìn)行了驗(yàn)證。
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TN41
【圖文】：

緒論逡逑各類高速串行通訊協(xié)議的持續(xù)更新，不斷推動著高速互聯(lián)電路設(shè)計(jì)向前發(fā)展。逡逑圖１－２給出了各種主流高速串行通信協(xié)議的發(fā)展趨勢。圖中表示傳輸速率的單逡逑位為吉傳輸／秒（ＧｉｇａＴｒａｎｓｆｅｒｓｐｅｒＳｅｃｏｎｄ，ＧＴ／ｓ），表示了每秒鐘信號傳輸操作的逡逑次數(shù)，若一次傳輸一位（Ｂｉｔ），則等效于Ｇｂ／ｓ。從圖中可以看出，各類主流高速逡逑串行傳輸通信協(xié)議的通訊速率在不斷提升。主要用于存儲介質(zhì)的ＳＡＴＡ協(xié)議從逡逑ＳＡＴＡ邋１．０的１．５ＧＴ／Ｓ上升到了邋ＳＡＴＡ邋３．２的１６ＧＴ／Ｓ，并且更高速的ＳＡＴＡ接口也逡逑已在醞釀之中［１４］。各類消費(fèi)電子產(chǎn)品中最常用的ＵＳＢ協(xié)議從ＵＳＢ邋２．０的０．４８ＧＴ／Ｓ逡逑上升到了邋ＵＳＢ３．１的ｌＯＧＴ／ｓ。２０１９年最新提出的ＵＳＢ邋４．０標(biāo)準(zhǔn)甚至將傳輸速率逡逑提高到了恐怖的４０ＧＴ／Ｓ，足足是ＵＳＢ３．１的４倍之多［１５】。２０１７年ＩＥＥＥ完善了逡逑４００ＧｂＥ以太網(wǎng)傳輸協(xié)議規(guī)定，以滿足曰益增長的海量數(shù)據(jù)交換需求。在該協(xié)議逡逑的指導(dǎo)下，網(wǎng)絡(luò)的綜合傳輸速率要達(dá)到４００Ｇｂｐｓ，電傳輸端通過８個通道進(jìn)行傳逡逑輸，在考慮協(xié)議占用傳輸資源的情況下，單通道綜合設(shè)計(jì)傳輸速率需要達(dá)到約逡逑５６ＧＴ／ｓ［２］。２０１９年第一季度

要占用大量計(jì)算資源的全波仿真方法［２８］。后來也有很多基于解析公式來描述過逡逑孔特性的方法被陸續(xù)提出［２９］。２００９年，Ｒ．邋Ｒｉｍｏｌｏ－Ｄｏｎａｌｄｉｏ、Ｙ．邋Ｚｈａｎｇ等人提出逡逑并完善了一種基于過孔結(jié)構(gòu)物理意義的等效電路模型［３＜）Ｈ３６ｌ如圖１－３所示，該逡逑模型將過孔結(jié)構(gòu)的分布式參數(shù)用幾個簡單的集總電路原件表示了出來，且每個原逡逑件均有明確的物理意義。這種方法簡單高效，并可以精確仿真過孔特性至４０ＧＨｚ逡逑左右。但是，當(dāng)過孔間距較小時，過孔間由高次模引起的串?dāng)_無法忽略，該模型逡逑將變得不再準(zhǔn)確。這樣，該方法也只能對傳統(tǒng)的單端過孔進(jìn)行建模，無法對大量逡逑應(yīng)用于高速互聯(lián)電路的差分過孔進(jìn)行較好的建模。逡逑？邋Ｐｏｒｔ邋１邋９逡逑Ｊ邋．．邋３－ｐｏｒｔ邋ｖｉａ邋ｃｉｒｃｕｉｔ邋ｍｏｃｌｅｉ邋ｉ逡逑Ｉ邐｜ｉ｜逡逑0邋Ｐｏｒｔ邋２邋0逡逑圖１－３基于過孔物理意義的等效電路模型示意圖【３５１逡逑針對基于過孔物理意義的等效電路模型的問題，后期有很多研究將注意力集逡逑中在了差分過孔結(jié)構(gòu)上［３７］－［４（）】。２０１３年，Ｌ．邋Ｔｓａｎｇ等人在充分改進(jìn)基于多重散射逡逑（ＭｕｌｔｉｐｌｅＳｃａｔｔｅｒｉｎｇ）技術(shù)過孔模型［４１］的基碰上，提出了一種新的過孔建模方法逡逑來處理具有不規(guī)則反焊盤的差分過孔結(jié)構(gòu)［４２］［４３］。從仿真驗(yàn)證結(jié)果可以看出

要占用大量計(jì)算資源的全波仿真方法［２８］。后來也有很多基于解析公式來描述過逡逑孔特性的方法被陸續(xù)提出［２９］。２００９年，Ｒ．邋Ｒｉｍｏｌｏ－Ｄｏｎａｌｄｉｏ、Ｙ．邋Ｚｈａｎｇ等人提出逡逑并完善了一種基于過孔結(jié)構(gòu)物理意義的等效電路模型［３＜）Ｈ３６ｌ如圖１－３所示，該逡逑模型將過孔結(jié)構(gòu)的分布式參數(shù)用幾個簡單的集總電路原件表示了出來，且每個原逡逑件均有明確的物理意義。這種方法簡單高效，并可以精確仿真過孔特性至４０ＧＨｚ逡逑左右。但是，當(dāng)過孔間距較小時，過孔間由高次模引起的串?dāng)_無法忽略，該模型逡逑將變得不再準(zhǔn)確。這樣，該方法也只能對傳統(tǒng)的單端過孔進(jìn)行建模，無法對大量逡逑應(yīng)用于高速互聯(lián)電路的差分過孔進(jìn)行較好的建模。逡逑？邋Ｐｏｒｔ邋１邋９逡逑Ｊ邋．．邋３－ｐｏｒｔ邋ｖｉａ邋ｃｉｒｃｕｉｔ邋ｍｏｃｌｅｉ邋ｉ逡逑Ｉ邐｜ｉ｜逡逑0邋Ｐｏｒｔ邋２邋0逡逑圖１－３基于過孔物理意義的等效電路模型示意圖【３５１逡逑針對基于過孔物理意義的等效電路模型的問題，后期有很多研究將注意力集逡逑中在了差分過孔結(jié)構(gòu)上［３７］－［４（）】。２０１３年，Ｌ．邋Ｔｓａｎｇ等人在充分改進(jìn)基于多重散射逡逑（ＭｕｌｔｉｐｌｅＳｃａｔｔｅｒｉｎｇ）技術(shù)過孔模型［４１］的基碰上，提出了一種新的過孔建模方法逡逑來處理具有不規(guī)則反焊盤的差分過孔結(jié)構(gòu)［４２］［４３］。從仿真驗(yàn)證結(jié)果可以看出

【參考文獻(xiàn)】

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2 項(xiàng)方品;基于近場掃描的高速電路電磁輻射建模研究[D];浙江大學(xué);2015年

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4 張筱;基于等效原理的PEEC建模研究[D];清華大學(xué);2009年

5 龍海波;三維全媒質(zhì)體系的部分元等效電路法及其建模[D];清華大學(xué);2005年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條

1 毛英捷;印制電路銅面粗化效果對信號完整性的影響研究[D];電子科技大學(xué);2017年

2 朱興華;印制電路板傳輸線制作工藝對信號完整性的影響與仿真[D];電子科技大學(xué);2012年

本文編號：2796394