本發(fā)明涉及一種差分傳輸線遠(yuǎn)端噪聲的計(jì)算方法。

背景技術(shù)：

如今的電子設(shè)備的頻率越來(lái)越高，大數(shù)據(jù)、云端等都需要高速傳輸線來(lái)支撐，傳輸線從幾百M(fèi)Hz到現(xiàn)在的幾十個(gè)GHz，傳統(tǒng)意義的連接線概念已不再適用于高速、大數(shù)據(jù)的互連線。

人們提出了差分傳輸線傳播差分信號(hào)來(lái)增加其抗電磁干擾性，差分傳輸線以其優(yōu)越的抗電磁干擾能力而得到廣泛的應(yīng)用，目前高速重要的信號(hào)已基本采用差分傳輸線來(lái)布線。

差分傳輸線設(shè)計(jì)不當(dāng)也會(huì)產(chǎn)生一系列的問題，差分傳輸線不對(duì)稱會(huì)造成差模信號(hào)與共模信號(hào)之間的轉(zhuǎn)化，差分傳輸線會(huì)增加走線數(shù)量使得PCB走線變得艱難，地回路不連續(xù)會(huì)使共模信號(hào)產(chǎn)生反射進(jìn)而產(chǎn)生噪聲，在差分傳輸線中共模輻射噪聲要遠(yuǎn)大于差模信號(hào)所產(chǎn)生的噪聲，引起嚴(yán)重的EMI問題。

微帶差分傳輸線是差分傳輸線的一種，微帶差分傳輸線是PCB板中在頂層和地層中的差分傳輸線。

由于走線的在基板介質(zhì)和空氣之間，使得信號(hào)的傳播速度不同進(jìn)而在遠(yuǎn)端產(chǎn)生了噪聲。

傳統(tǒng)上對(duì)于這種噪聲的計(jì)算采用電容耦合與電感耦合之差來(lái)表示，這樣的表示很復(fù)雜、難以計(jì)算，不適合在工程中應(yīng)用。

針對(duì)傳統(tǒng)計(jì)算方法的缺陷與不足，本發(fā)明提出了新的計(jì)算方法更加簡(jiǎn)潔方便，更適合工程實(shí)踐的應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提手供一種計(jì)算微帶耦合差分傳輸線遠(yuǎn)端噪聲的方法，簡(jiǎn)化微帶耦合差分傳輸線遠(yuǎn)端噪聲的計(jì)算方法，從而使微帶耦合差分傳輸線遠(yuǎn)端噪聲的計(jì)算更加簡(jiǎn)潔方便，適合工程應(yīng)用。

針對(duì)微帶耦合差分傳輸線遠(yuǎn)端噪聲，從理論上分析論證奇模傳播速度與偶模傳播速度的不同步是產(chǎn)生微帶耦合差分傳輸線遠(yuǎn)端噪聲的根本原因，并得到新的微帶差分傳輸線遠(yuǎn)端噪聲的計(jì)算方法。

本發(fā)明的發(fā)明目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

如圖4所示，一種計(jì)算微帶耦合差分傳輸線遠(yuǎn)端噪聲的方法，包含以下步驟：

步驟一、獲取微帶差分傳輸線遠(yuǎn)端噪聲V_n、微帶差分傳輸線上信號(hào)線動(dòng)態(tài)電壓V_a，微帶差分傳輸線的耦合長(zhǎng)度L，微帶差分傳輸線上信號(hào)傳播速度v，為微帶差分傳輸線上信號(hào)上升時(shí)間T_r，偶模阻抗Z_even，奇模阻抗Z_odd；

步驟二、計(jì)算微帶差分傳輸線遠(yuǎn)端噪聲V_n：

$V_n=-\frac{1}{4}{V}_a\frac{L}{{\mathrm{vT}}_r}\left(\frac{Z_{even}^2-Z_{odd}^2}{Z_{even}{Z}_{odd}}\right).$

與傳統(tǒng)的傳輸線遠(yuǎn)端噪聲的計(jì)算相比，本發(fā)明有如下的優(yōu)點(diǎn)：

(1)直接給出了各個(gè)影響因素與最終產(chǎn)生的噪聲的關(guān)系，直觀簡(jiǎn)潔。

(2)直接將帶耦合差分傳輸線遠(yuǎn)端噪聲與各個(gè)影響因素公式化，便于計(jì)算。

(3)本發(fā)明使得原來(lái)抽象難于計(jì)算的遠(yuǎn)端噪聲形象公式化，更加便于工程實(shí)踐的計(jì)算、分析、應(yīng)用。

附圖說(shuō)明

圖1是微帶耦合差分傳輸線模型；

圖2不同耦合長(zhǎng)度產(chǎn)生的遠(yuǎn)端噪聲；

圖3不同信號(hào)上升時(shí)間產(chǎn)生的遠(yuǎn)端噪聲；

圖4為本發(fā)明一種計(jì)算微帶耦合差分傳輸線遠(yuǎn)端噪聲的方法的流程示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的解釋描述。

對(duì)于一個(gè)微帶耦合差分傳輸線的模型(見圖1)，已知微帶差分傳輸線耦合距離產(chǎn)生不同的奇模阻抗、偶模阻抗，微帶差分傳輸線的耦合長(zhǎng)度，微帶差分傳輸線上信號(hào)上升時(shí)間，微帶差分傳輸線上信號(hào)線動(dòng)態(tài)電壓，微帶差分傳輸線上信號(hào)傳播速度，就可以得到噪聲結(jié)果。

這種計(jì)算方法公式化表示如下所示：

$V_n=-\frac{1}{4}{V}_a\frac{L}{{\mathrm{vT}}_r}\left(\frac{Z_{even}^2-Z_{odd}^2}{Z_{even}{Z}_{odd}}\right)$

其中V_n為微帶差分傳輸線遠(yuǎn)端噪聲，V_a為微帶差分傳輸線上信號(hào)線動(dòng)態(tài)電壓，L為微帶差分傳輸線的耦合長(zhǎng)度，v為微帶差分傳輸線上信號(hào)傳播速度，T_r為微帶差分傳輸線上信號(hào)上升時(shí)間，Z_even偶模阻抗，Z_odd為奇模阻抗。

對(duì)于微帶差分傳輸線的耦合長(zhǎng)度，微帶差分傳輸線上信號(hào)上升時(shí)間這兩個(gè)變量對(duì)噪聲的影響在圖2、圖3中可以看出，其產(chǎn)生的噪聲大小與公式中的關(guān)系完全相符，V_a、v這兩個(gè)變量產(chǎn)生的噪聲結(jié)果與L、T_r這兩個(gè)變量的結(jié)果可比擬，這里就不詳細(xì)介紹了。

Z_even偶模阻抗、Z_odd奇模阻抗是由于差分傳輸線耦合產(chǎn)生的，偶模阻抗是差分傳輸線傳輸共模信號(hào)時(shí)的單個(gè)傳輸線的阻抗，奇模阻抗是差分傳輸線傳輸差模信號(hào)時(shí)的單個(gè)傳輸線的阻抗。

奇模阻抗與偶模阻抗在傳輸線不存在耦合時(shí)是相同的，但由于傳輸線存在耦合使得奇模阻抗與偶模阻抗是不同的。

在奇模狀態(tài)下，差分傳輸線的兩個(gè)傳輸線的電壓是相反的，或者說(shuō)它們的電流流向時(shí)相反的，由于耦合這樣得到的奇模阻抗Z_odd關(guān)系為

Z_odd＝Z₀(1-k)

式中Z₀為無(wú)耦合特性阻抗，k為耦合系數(shù)。

在偶模狀態(tài)下，差分傳輸線的兩條傳輸線的電壓是相同的，或者說(shuō)它們的電流流向時(shí)相同的，由于耦合得到的耦合阻抗Z_even關(guān)系為

Z_even＝Z₀(1+k)

式中Z₀為無(wú)耦合特性阻抗，k為耦合系數(shù)。

耦合系數(shù)k與差分傳輸線之間的距離、差分傳輸線與地層距離有關(guān)。

通過計(jì)算可以得到不同間距的差分傳輸線的偶模阻抗、奇模阻抗，進(jìn)而得到不同的微帶差分傳輸線遠(yuǎn)端噪聲。

應(yīng)用本方法可以得到不同影響因素對(duì)最終產(chǎn)生噪聲的影響，同時(shí)也指出了減小微帶差分傳輸線遠(yuǎn)端噪聲的方法。

減小動(dòng)態(tài)電壓值，減小差分傳輸線耦合長(zhǎng)度，增大傳播速度，增加信號(hào)上升時(shí)間，縮小偶模阻抗與奇模阻抗的大小差都可以減小最終產(chǎn)生的噪聲。

可以理解的是，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，可以根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，而所有這些改變或替換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。