傳輸線的串擾分析與仿真——基于PSpiceCrosstalkysisandsimulationexperimentoftransmissionlineOnPSpice&HFSS140920321馬宇航 .-1PART1PSpice2PCB的三導線間串擾的計算...................................................................................-2三導線串擾模型分析......................................................................................-2PCB上單位長度電容電感的計算方法............................................................-3PSpice仿真程序設計............................................................................................-5PCB的時域近端串擾5主程序模塊5子程序模塊5PCB頻域響應10-主程序模塊10子程序模塊11PCB三導線間串擾的實驗結果與分析.................................................................-14PCB的時域近端串擾....................................................................................-14PCB頻域響應15-PART2HFSS17非均勻媒質對傳輸線的影響理論分析................................................................-17微帶線的模型結構...............................................................................................-18HFSS型搭建19-S數仿真結果20-L=λ..............................................................................................................-21L=λ/2...........................................................................................................-21L=λ/4...........................................................................................................-22微帶線間距與耦合強度的關系............................................................................-22微帶線電場分布情況...........................................................................................-23PART324PART1PSpice真實PCB的三導線間串擾的計三導線串擾模型分1PCB。PCB47mil1-Oz15mil，45mil10in25.4cm。1V，10MHz50%，上升/下降6.25ns（5ns10%-90%）。1PCB上單位長度電容電感的計算方利用計算款間隔傳輸線的分布參數矩陣的FORTRAN程序WIDESEP.FOR母板一側的N2:WS表示。板厚度用T表示，母板的相對介電常數為r。指定參數連接盤的3這些連接盤從左到右從1到N。在這種方式下，選擇參考連接盤，然后連接盤被重新，從左到右為1到N-1=n。輸入文件333=NUMBEROFCONDUCTOR=NUMBEROFREFERENCE=LANDWIDTH=BOARDTHICKNESS =BOARDRELATIVEDIELECTRICNUMBEROFLANDS=NUMBEROFLANDS=NUMBEROFDIVISIONSPERLAND=30REFERENCELAND=3LANDWIDTH(mils)BOARDTHICKNESS(mils)=4.700E+01111.38315E-126.91573E-=221.10707E-112.96949E-12-2.02619E-224.05238E-111.16982E-12-7.30774E-221.46155E-L6.91573

6.915731071.107071062.96949 2.026191011C2.02619 4.0523810114.1.1PSpice仿真程序設PCB的時域近端串SPICE時域分析是求解在一般的電壓源的時域函數形式Vs(t)的作用下接VNE(t)VFE(t)的時域形式。主程序模SPICESPICEMTLMODEL;HOMOGENEOUS 不會被仿VS10PULSE(0106.25N6.25N43.75N6.25ns43.75nsRS1S//“RS1S50RLL0RNENE0RFEFE04XMTLSNELFE .TRAN.1N20N0子程序模*SUBCIRCUIT*SUBCIRCUITMODELOFAMULTICONDUCTORTRANSMISSIONNUMBEROF//*0.254 .SUBCKT //6

0，t

由于公式

VGG

VGR

C1 V 0 t V 0 t壓源，其中 在501和0之間， 在502和0之間所有有如下程序V101101 //101301間的電壓V101(源端電壓EC1013010POLY(

0，t

//3010之間的電壓控制電壓源

VGG

VGR V 0 t V 0 t V 0 t， //控制電壓源

VC1的變化矩陣 GR //VC1 GR..

0，tT1

IC1G=G流源，其中G=G

I

乘以電阻為

I

乘以電阻為

T，RVT，RVIGGTIGGTIGG*序

TTIGG

I

FC1010501POLY(//5010

0，tT1

RR I tG I I t，+ //控制電流源 IC1 T

TT //C1

V201201 EC2014010POLY(

0，t

//4010之間的電壓控制電壓源C

VRG

VRR V 0 t V 0 t V 0 t， //控制電壓源 //VC2的變化矩陣 //VC2的變化矩陣 FC2010601 //6010

IC

0，tT1

I I tGR I I t，+ //控制電流源

IC2

TT

IC2

TTV102102 EC1023020POLY(

L,t

L,t//3020之間的電壓控制電壓源C

VGG

VGR L t L t L t， //控制電壓源

VC3的變化矩陣 FC1020502POLY(2)

VC3的變化矩陣//5020

IC

L，tT1

GR+ //IG GR L t+ //控制電流源 IC3I

TTT

C3的變換矩陣V202202 //202402間的電壓V202(遠端端電壓EC2024020POLY(

L,t

L,t//4020之間的電壓控制電壓源C

VRG

VRR L t L t L t， //控制電壓源 //VC4的變化矩陣

VC4的變化矩陣//6020

IC

L，tT1

L tGR L L t，+ //控制電流源

IC4

TT

IC4

TTT10150106010Z0=2.658983E+02TD=1.321285E-//T10150106010r。r。TD表 延時Z0表示其特征阻抗

Z

'T1025020602T10250206020Z0=1.096490E+02TD=1.410790E-/去耦變化矩陣T10150206020'rTD延時'r。ZCmRlZ0表示其特征阻抗cSPICE頻域分析則是求解在正弦電壓源Vs(t)=Vscost＋θ)作用下接VNE(jVFE(j)的相位和幅度。主程序模(a.(a.替換源電壓波形：VS10AC10b.替換執行行（.TRAN):.ACDEC5010KSPICEMTLMODEL;HOMOGENEOUSVS10AC1//“VS101VRS1S//“RS1和S50RLL0//“RLL050RNENE0//“RNENE050RFEFE0//“RFEFE050XMTLSNELFE .ACDEC5010K//10KHz1000MHz50Hz子程序模*SUBCIRCUITMODELOFAMULTICONDUCTORTRANSMISSIONNUMBEROF//*0.254 .SUBCKT //V101101 //101301間的電壓V101(源端電壓 V 0 tEC1013010POLY //301 V 0 t V 0 t+( V 0 t+( //控制電壓源 +//VC1的變化矩陣+//VC1的變化矩陣FC1010501POLY //5010+ //IG+ //IR I

T //C1 T

//C1的變換矩陣V201201 V 0 tEC2014010POLY V 0 t， V 0 t V 0 t， //控制電壓源

VC2的變化矩陣 //VC2的變化矩陣 I tFC2010601POLY //601 I t， I I t，+ //控制電流源

IC2

TT

IC2

TTV102102 EC1023020POLY //控制電壓源VmG //控制電壓源VmR //VC3的變化矩陣 //VC3的變化矩陣 L tFC1020502POLY //502 L t， L L t，+ //控制電流源 IC3I

TTT

C3的變換矩陣V202202 //202402間的電壓V202(遠端端電壓 L tEC2024020POLY L t， L t L t， //控制電壓源 //VC4的變化矩陣 //VC4的變化矩陣 L tFC2020602POLY //602 L t， L L t，+ //控制電流源

IC4

TT

IC4

TTT10150106010Z0=2.658983E+02TD=1.321285E-//T10150106010Z0T10250206020Z0=1.096490E+02TD=1.410790E-/去耦變化矩陣T10150206020之間是有Z0 PCBPCB的時域近端串PSpice

圖78PSpice結論：從波形中可以看出峰值在97mV左右，持續時間超過5ns，實驗波形中峰值在96mV左右，持續時間超過6ns。由波形和實測波形可以發現在接收天線的NE端得到的對于發射天線梯形信號響應的時域波形圖與PCB的頻域響PSpice9PSpice理論上的波形實測波形比較圖如下圖10理論上的波形實測波形比較結論：實驗結果圖像圖像顯示了近端串擾傳輸函數的頻域響應，其中VDB(NE)-VDB(S)為歸一化的近端串擾電壓顯示結果單位為DB。從波形中可 PART2HFSS真實 lmL l

R(cGcm C

(cc)

mLCCLl2

12l 12

（6-CL1

（6-1v1 cG

cm

lm ccv2(l