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高速無源鏈路阻抗匹配套路

發布人:電巢 時間:2022-09-28 來源:工程師 發布文章

在仿真優化HFSS復雜模型時,經常會發現,如果優化調整某個結構尺寸,高頻VSWR指標與低頻VSWR指標存在翹翹板現象,按下葫蘆起了瓢!

島主見過有人用高性能服務器優化大型HFSS模型,十個以上的結構尺寸全做參數化,設置好全頻段VSWR指標,然后啟動HFSS優化,7X24小時不停機盲跑。

這種盲目優化,恐怕跑到宇宙毀滅也得不到最優解,急死俺了!

何以解憂?唯有套路。


套路一:在哪個位置分段?

下圖來自于百度:

image.png


芯片~封裝~子板PCB~連接器~高速背板~連接器~子板PCB~封裝~芯片構成的高速無源鏈路,在設計階段,將此鏈路在A、B、C位置斷開成四截:

  • 芯片封裝載板~子板PCB

  • 子板PCB~高速連接器~背板

  • 背板~高速連接器~子板PCB

  • 子板PCB~芯片封裝載板

如果鏈路對稱,則只需要考慮鏈路的一半,也就是兩截。

當然,仍然可以細分無源鏈路。典型的芯片封裝載板/SIP結構如下圖所示:

image.png


上圖這樣的芯片封裝載板~子板PCB這段鏈路還可細分為以下兩段:

  • 芯片~Bonding~封裝載板

  • 封裝載板~BGA焊球~子板PCB

分段位置必須位于橫截面尺寸穩定的傳輸線上,也就是阻抗連續的位置,例如PCB微帶線、帶狀線、同軸電纜。

image.png


上圖是差分過孔仿真模型,在橫截面尺寸不變(阻抗連續)的PCB布線處分斷是正常的做法。


套路二:先擼低頻,后擼高頻。

有些高頻無源鏈路,由于高頻信號的波長幾乎與橫截面結構尺寸相比擬,仿真或測試TDR指標已經不管用了!

在仿真優化HFSS復雜模型時,經常會發現,如果優化某個尺寸,高頻VSWR指標與低頻VSWR指標存在翹翹板現象,按下葫蘆起了瓢!

怎么辦呢?

要先擼低頻,后擼高頻。舉例說明具體做法:

image.png


上圖VSWR曲線是高頻66GHz同軸連接器PCB轉換結構模型的仿真指標

藍線是我們預期的無源鏈路的VSWR指標模板,依據無源鏈路復雜性(或經驗)選擇模板斜率;

紅線在原始模型的VSWR曲線,紅線在8~18GHz低頻段超過模板,先調整某個結構尺寸,強制壓下8~18GHz低頻段的VSWR指標;

然后保持此結構尺寸不變的前提下,再調整無源鏈路的另一個結構尺寸,壓下38~66GHz高頻段VSWR指標;

優化后的模型對應綠線所示的VSWR指標

此做法隱含的原理是:

低頻是基礎,高頻是大樓。

基礎不牢,地動山搖。


總結

復雜無源鏈路仿真優化套路:

√ 復雜無源鏈路可分斷做仿真優化,分斷位置必須位于橫截面尺寸穩定的傳輸線上,也就是阻抗連續的位置。

√ 優化某個尺寸,高頻VSWR指標與低頻VSWR指標存在翹翹板現象,按下葫蘆起了瓢!怎么辦?要先擼低頻,后擼高頻。


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關鍵詞: 高速 無鏈路

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