差分信號回流路徑的全波電磁場解析（一）

4、開槽GND1 參考平面其回路場效應(yīng)分析及S 參數(shù)分析

將參考平面GND1開槽，參考平面GND2保持完整，其三維幾何圖形如圖8:

圖8 參考GND1 平面開槽的三維幾何圖形

導(dǎo)線的兩端定義端口分別為Waveport1 和Waveport2, 端口Waveport1 的激勵(lì)定義為Wave port 阻抗為50 歐姆，差分阻抗為100 歐姆; 端口Waveport1 的邊界條件定義為Waveport 阻抗為50 歐姆，差分阻抗為100 歐姆。場分析時(shí)，在整板外圍設(shè)計(jì)為50 C 50 C 40空氣體，將該空氣體的吸收邊界條件定義為Radiation.在HFSS 中，設(shè)定求解的頻率為2.5GHz,最大的ΔS 為0.05,設(shè)置為5%能滿足精度要求而又不需要花費(fèi)太多的時(shí)間，在此基礎(chǔ)上加入間插頻率掃描分析，即定義全波模型適用的頻率范圍，從0.01GHz 掃描5GHz,步長0.01GHz,誤差2%,進(jìn)行分析計(jì)算。結(jié)果如下圖9:

圖9 參考平面GND1 開槽-S 參數(shù)曲線圖。

圖10 S 參數(shù)

如圖10:可以查出：T1 的S11 為0.36357,S21 為0.79713;T2 的S11 為0.382,S21 為0.78853.

如圖9:T1 和T2 的S21 均不小于-20dB,S11 接近-3dB.回波損耗S11, GND1 開槽和完整參考平面相比較，GND1 開槽的回波損耗S11(大約在0.37)要比整參考平面的回波損耗S11(大約在0.035)差了一個(gè)數(shù)量級，GND1 開槽的情況下信號有部分能量反射會(huì)源端，致使回波損耗S11 變大。

由于差分信號分為奇模方式和耦模方式，對于差分信號我們要關(guān)心的S 參數(shù)還有SDD …… DIFFERENTIAL-TO-DIFFERENTIAL PARAMETERSSCC …… COMMON-TO-COMMON PARAMETERS在奇模和耦模的形式下S 參數(shù)的比較。由于插入損耗大那么回波損耗就小。為了使問題簡單話，在此之比較SDD21 和SCC21,即只比較奇模和偶模的插入損耗。在這將完整參考平面與參考平面GND1 開槽兩種情況進(jìn)行SDD21 和SCC21 的S 參數(shù)曲線進(jìn)行比較。如圖11 所示：

圖11 完整參考平面與參考平面GND1 開槽-奇模和耦模的S 參數(shù)比較圖

如圖11 所示，開槽對奇模影響很小，對耦模影響很大。在奇模情況下的兩個(gè)導(dǎo)體之間存在一個(gè)虛擬的地。當(dāng)奇模信號的回路不理想時(shí)，這個(gè)虛擬的地就可以給信號提供一定的參考，繼而可以降低因?yàn)榉抢硐牖芈范斐傻膶π盘栙|(zhì)量的影響。而耦模分量沒有虛擬的地參考回路，在跨越開槽區(qū)域時(shí)需繞路而行，增加了耦模分量的回流路徑從而造成耦模分量信號質(zhì)量的劣化。

然后進(jìn)行銅箔參考平面的場定義。

銅箔GND1 參考平面GND1 Polt fields 為Mag_E,結(jié)果如圖12 所示：

圖12 GND1 平面開槽情況下GND1 的電場分布圖

銅箔GND2 參考平面 Polt fields 為Mag_E,結(jié)果如圖13 所示：

圖13 GND1 平面開槽情況下GND2 的電場分布圖

將圖6、圖7和圖12、13比較，在GND1開槽后，平面GND1和平面GND2的電場能量分布均有較大的差別。電場能量不再完全集中在信號下方而是在整個(gè)平面上高低不同的電場能量都，但是在信號正下方電場能量要比整個(gè)平面其它區(qū)域要強(qiáng)。

(未完待續(xù))