答题及点评 | S参数在SI仿真中的应用_进阶篇

高速先生2018-04-22 00:37:07

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S参数在SI仿真中的应用_进阶篇

【文:袁波

(戳标题,即可查看上期文章回顾)

如文章图4所示,为什么相位锯齿波不是完全周期性的,到高频会发生一些偏移(红色圈内),这是为什么?

本期问题我个人感觉比较冷门,但是也有很多网友回答的比较专业,看来同行还是有很多。我们再来看看题目中的提到的锯齿波偏移现象。  

                                         

如上图所示,相位不是完全周期性的,说明不同频率的正弦波的传输速度是有差异的。我们知道,信号在PCB上的传输速度计算公式如下:

其中,C表示光速,DK值指的是介质的有效介电常数。从公式中我们可以看出,信号的传输速度和介电常数有关。但是介电常数并不是一个定值,介电常数和信号频率有关,在频域中,不同频率的正弦波感受到的介电常数是不一样的,所以不同频率的正弦波的传输速度不一样,因此插损的相位在高频的时候会出现偏移现象。感谢各位朋友的积极参与,只要提到了介电常数随频率变化这一点,都是满分。

(以下内容选自网友答题)

一般的fr4板材,其介电常数Dk会随着频率变大而变小,不够稳定。Dk变小了,导致信号在PCB上传播速度加快,波长变长。从而导致在2G  3G处的相位差不为零    

Ben

评分:3分

印制板的介电常数决定了信号在印制板传输线上的传输速率,而印制板的介电常数并不是一个常量,随着频率的升高,介电常数会减小,从而信号传输速率变快,所以就会出现图中的偏移。    

@  

评分:3分

其主要原因是板材的介电常数Dk值是随着频率变化而变化。频率越高,Dk值越小,但端口2相位变化的斜率越小。所以体现在,纵轴相同2pi的变量下,横轴频率增加的越来越大,波长变长.导致2点多3点多GHz时,相位差才为零    

@ 海鸥

评分:3分

PCB板材的介电常数是会随温度变化的,在0-70度的温度范围内,其最大变化范围可以达到20%。介电常数的变化会导致线路延时10%的变化,温度越高,延时越大。并且介电常数还会随信号频率变化,频率越高介电常数越小。  而介电常数(Dk,  ε,Er)决定了电信号在该介质中传播的速度。电信号传播的速度与介电常数平方根成反比。介电常数越低,信号传送速度越快。我们作个形象的比喻,就好想你在海滩上跑步,水深淹没了你的脚踝,水的粘度就是介电常数,水越粘,代表介电常数越高,你跑的也越慢。所以,高频时相位差越大,并且随着频率升高偏移越来越多。    

@ 愿

评分:3分

理想情况下,信号在电路板上传输速度是一致的(比如6in/ns),即带宽频谱中傅立叶正弦波分量也是同时到达接受端,在接受端频率分量相位关系与发送端相同。但由于传输通道存在衰减,导致不同频率的正弦波传输速度不同,接受端正弦波相对相位关系发生了变化,偏离理想情况,使相位图非周期性,码间干扰产生。    

@  山水江南

评分:1分

锯齿波非周期的,主要原因是材料的Dk值是随着频率变化而变化的。频率越高,Dk值越大,但端口2相位变化的斜率越小。所以体现在,纵轴相同2pi的变量下,横轴频率增加的越来越大。    

张颖

评分:3分

群延迟。理想传输线,各频率延时相位一致,应该按照周期踏点,而真实传输线,像个低通滤波器,频率越高,相位延时越贴近180°,需要走更久的路回到0°,因此,导致踏点越踏越远。    

@ 大海象

评分:3分

S21参数的相位为  -d*2πf/v,当频率增加时,相位差就会变化。    

中*臣

评分:1分

因为随着频率的升高,1和2端口之间距离一定,所需要的相位差会变小,和图中斜率的绝对值在变小是一样的。这也符合最后的相位公式    

zhl

评分:1分

因为不同频率下板材的介电常数也不相同,频率增高,介电常数降低,所以在高频时信号的传播速度会快一些,因而相同的频率差,高频信号的相位差更小,换句话说,相同的相位差,高频信号的频率差更大,对应到S参数的相位图,就是锯齿波的“周期”越来越宽    

@ 绝对零度

评分:3分

随着频率的偏高,时延会偏大,包括信道的衰减也会加大    

@ moody

评分:2分

与板材介电常数有一定关系,随频率增加,介电参数变小,导致信号在PCB上传播速度加快,波长变长,从而出现周期一定的偏移。    

@ hk

评分:2分

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