要準(zhǔn)確地分析和仿真串?dāng)_,首先必須用一個(gè)好的模型去描述它。通常用兩種模型來(lái)模擬耦合傳輸線的串?dāng)_。
第一種是將相互耦合的兩條傳輸線描述成一個(gè)差分對(duì)。根據(jù)耦合傳輸線的理論,奇模阻抗、偶模阻抗、奇模相速度和偶模相速度這4個(gè)參數(shù)就可以完全描述一個(gè)差分對(duì)的所有效應(yīng),這種模型的精確度高,參數(shù)少,模型帶寬和理想無(wú)耗傳輸線的帶寬一樣。如圖1所示,ADS軟件中即采用這種方式來(lái)描述耦合微帶線的.
另一種廣泛應(yīng)用的模型是運(yùn)用刀節(jié)集總電路模型來(lái)近似。要知道,理想無(wú)耗傳輸線可以用如圖2所示的稱為傳輸線一階模型的等效電路來(lái)近似。那么,耦合傳輸線的兩條傳輸線就可以分別用這種一階模型來(lái)描述,它們之間的耦合則用互容和互感來(lái)描述。如圖3所示,耦合傳輸線用刀節(jié)這樣的等效電路來(lái)近似,每節(jié)長(zhǎng)度為△z,n越大,近似程度就越好。L為單條傳輸線每節(jié)的自感;C為其對(duì)地電容;LM為它們之間的互感;CM為互容。
圖1 ADS中耦合微帶線的參數(shù)
圖2 耦合傳輸線的總節(jié)集總元件等效電路
對(duì)于一對(duì)均勻的傳輸線來(lái)講,L、C、LM 和CM沿線都是均勻分布的。那么,為了方便描
述取
式中,Lo和Co分別為單條傳輸線單位長(zhǎng)度電感和電容,對(duì)于非對(duì)稱耦合傳輸線,兩條線的參數(shù)也不一樣;LMo和CMo分別為單位長(zhǎng)度互感和互容。
兩條耦合傳輸線的各種問(wèn)題都可以用上面的4個(gè)參數(shù)(非對(duì)稱結(jié)構(gòu)為6個(gè))來(lái)描述它,但PCB上經(jīng)常會(huì)有很多條傳輸線相互影響,比如總線,也可以擴(kuò)展上述模型,但會(huì)變得相當(dāng)復(fù)雜,那么,有沒(méi)有一種簡(jiǎn)單的方法呢?
4條微帶線并行排列,如圖3所示左為其橫截面圖,根據(jù)上面的模型描述,C11、C22、C33和C44分別為單位長(zhǎng)度微帶線與地之間的自電容,Cij=Cji(i≠j)為每對(duì)微帶線之間的單位長(zhǎng)度互容;右為頂視圖,類似地,L11、L22、L33和L44分別為每條微帶線單位長(zhǎng)度自感,Lij=Lji(i≠j)為每對(duì)微帶線之間的單位長(zhǎng)度互感。
圖3 四條平行耦合微帶線的等效電路
圖3中的參數(shù)包含了一組傳輸線間的所有信息,為了便于數(shù)學(xué)計(jì)算,將這些參數(shù)構(gòu)成兩個(gè)矩陣:
式中,Cio為傳輸線i的對(duì)地電容;Cij為傳輸線i、j之間的互電容。