微带线仿真分析

微带线仿真分析1、仿真结构下面利用传输线理论和FEM-VFM两种方法对一微带线结构的连续传输线（如图1所示）进行了建模和仿真，提取了等效SPICE电路，从而得到了所需的时域仿真波形。如图1,微带线特性阻抗设置为这样可以与一般测试设备端口阻抗（如矢量网络分析仪和频谱仪等）相匹配，借助微带线阻抗计算公式，模型结构参数设置如下：信号线和地平面材料设为铜，电导率。=5.8*107S/ni,信号线宽w=2.9mm,线长L=50mm,线厚度T=0.018nm,地平面长度为60mni,宽为30nlln；介质的相对介电常数e=4.4,损耗角6=0.015,厚度H=l.5rnm。这里，信号线位于结构的中央位置。60mm图1待仿真的微带互连线结构2、场仿真结果用有限元方法仿真时，设PML吸收边界与传输线结构的间距为7.5mm,吸收层厚度为5.5mm,信号线两端端口用集中端口。仿真带宽可以用公式0.35/Tr近似得到，其中Tr为高速数字信号的上升沿时间，如0.1ns上升沿的数字信号带宽为3.5GHz,这里就把仿真带宽设为3.5GHz,仿真得到的Y11和Y12参数幅度和相位随频率的关系如图2和图3（由于网络是互易和对称的，图中只给出了丫口和匕2的仿真结果，其中Y12用虚线表示）。Y参数幅度陵频率的变化关系—Y11——Y120.5 1域率(GHZ) NE12••••ooooooO4—4—^111111919一—坤图2导纳参数Y”和匕2的幅度Y参数相位随频率的变化关系—Y11一Y12\1频率(GHZ) 一~., 一《卜NE1■-J■」i・Li■】Au2005000500500050200z11--1-1-21图3导纳参数L和匕2的相位对-丫口和Yu+YI2两条支路进行拟合（考虑到这里Y产YQ，用了8阶就已经得到很好的结果了，如图4和图5,图中用虚线代表拟合曲线。t幅值矢量拟合10 1 1 1 !—5~~绷率(GHz) -~ RFNE1图4-丫已和Yu+YI2两条支路幅值矢量拟合•150- -相位矢量拟合2001 •150- -相位矢量拟合2001 । । । । ।5000500500011.1-200!―5^―5 在一广式^1一濮则扇频率(GHz)-WWWMWRFNE7图5-丫已和Yu+YI2两条支路相位矢量拟合表3-1-Y12和Yu+Yi2拟合系数和等效电路参数Y12极点a留数cRcl(Rr)(Q)Lc(Lr)(H)Rc2(Q)Cc(F)实极点-1.9454e+66.8417e+72.8434e-21.4616e-8-2.0519e+9376605.4485e+42.6553e-5共朝复数极点-9.2063e+7+9.9738e+9i-6.8178e+7+70220i-5.9983e-l-7.3337e-97.1289e+31.3707e-012-9.2063e+7-9.9738e+9i-6.8178e+7-70220i-1.84e+8+1.9858e+10i6.703e+7+54371i1.49277.4593e-91.7520e+43.3996e-013-1.84e+8-1.9858e+10i6.703e+7-5437H-2.0105e+8+2.9525e+10i-5.4921e+7+8.5129e+5i2.3360-9.1040e-91.2051e+41.2597e-013-2.0105e+8-2.9525e+10i-5.4921e+7-8.5129e+5id=8.1616e-5 Rd=l.2252e+4 e=2.5998e-14 Ce=2.5998e-14Y11+Y12极点a留数cRcl(Rr)(Q)Lc(Lr)(H)Rc2(Q)Cc(F)实极点-1.9454e+65464.33.5602e+21.8301e-4-2.0519e+9~2.6389e+5-7.7756e+3-3.7895e-6共钝复数极点-9.2063e+7+9.9738e+9i1.3594e+8-1.3343e+5i3.0261e-l3.6781e-93.5923e+32.7331e-012-9.2063e+7-9.9738e+9i1.3594e+8+1,3343e+5i-1.84e+8+1.9858e+10i-1.0311e+6-1290.21-1.0127e+2-4.8492e-71.2015e+65.2295e-015-1.84e+8-1.9858e+10i-1.0311e+6+1290.2i-2.0105e+8+2.9525e+10i1.4577e+8-6.7644e+6i-4.00993.4301e-91.9072e+33.3372e-013-2.0105e+8-2.9525e+10i1.4577e+8+6.7644e+6id=-0.0005794 Rd=-1.7259e+3 e=3.6376e-13 Ce=3.6376e-134、时域仿真得到这些参数后，就可以进行时域仿真了（二端口网络），假设输入信号Vs是数字信号，源内阻为25ohm,延迟为零，上升沿和下降沿都为0.1ns,周期为2ns,其保持时间为0.8ns,低电平为0V,高电平为2V。如图6所示。5ohm5ohm输出信号为V。，负载端阻抗为75ohm,这里用两种等效SPICE电路对该结构进行时域仿真，一种基于传输线理论提取的等效电路，经过公式计算得特性阻抗Z。为50.16517ohm,传播速度VP等于1.6243*107/5,而信号上升/下降沿为0.1ns,于是，该微带线结构总延迟为3.078*10一与，其至少应该被分为31段