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分析及S 參數分析

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

導線的兩端定義端口分別為Waveport1 和Waveport2, 端口Waveport1 的激勵定義為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，在整板外圍設計為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，設定求解的頻率為2.5GHz,最大的ΔS 為0.05,設置為5%能滿足精度要求而又不需要花費太多的時間，在此基礎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%,進行分析計算。結果如下圖9:

圖9 參考平面GND1 開槽-S 參數曲線圖。

圖10 S 參數

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)差了一個數量級，GND1 開槽的情況下信號有部分能量反射會源端，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心的S 參數還有SDD …… DIFFERENTIAL-TO-DIFFERENTIAL PARAMETERSSCC …… COMMON-TO-COMMON PARAMETERS在奇模和耦模的形式下S 參數的比較。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 開槽兩種情況進行SDD21 和SCC21 的S 參數曲線進行比較。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導體之間存在一個虛擬的地。當奇模信號的回路不理想時，這個虛擬的地就可以給信號提供一定的參考，繼而可以降低因為非理想回路而造成的對信號質量的影響。而耦模分量沒有虛擬的地參考回路，在跨越開槽區域時需繞路而行，增加了耦模分量的回流路徑從而造成耦模分量信號質量的劣化。

然后進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平面其它區域要強。

(未完待續)