看看你的走線延遲仿真準么？

在有等長要求的場景中，我們通常需要對走線的延遲進行仿真，以確定走線等長約束。實際仿真時，我們可以通過2D電磁場算法計算微帶線或者帶狀線的延遲，也可以提取微帶線或者帶狀線的S參數，然后利用時域仿真器對走線延遲進行分析。

在使用走線S參數對延遲進行時域仿真時，就會牽扯到時域-頻域轉換問題，可能會出現因S參數抽取不合理導致的仿真錯誤。本文將提取實際PCB上一段帶狀線的S參數，對比當S參數頻率范圍以及點數不同時，時域延遲的差別。

1：仿真參數設置

(1)：S參數頻率范圍為10M~40GHz，點數分別為：401,201,101,91,81, 71,61,51,41；

(2)：仿真點數設置為101點，最大頻率設置為：4，5，6，7，8，9，10，20，40GHz

(3)：用于時域仿真的激勵源為幅度為1V、頻率為1GHz的正弦波，頻域S參數和時域仿真原理圖如下所示:

S 參數

時域仿真原理圖

2: 仿真結果

仿真結果如下表所示，可以看到當f=40GHz，點數N<71點時，時間延時delay誤差快速增大；當N>81時，delay的值波動小于5ps。N一定，頻率f從4GHz變化到40GHz，delay的值波動小于13ps。

隨后使用另一款軟件對上面結構進行建模，然后進行時域仿真，仿真結果如下，發現此軟件不具有自動差值能力，其先將S參數轉換為Spice電路，然后進行時域仿真，N<=101點時，仿真會出錯。

3. 結論

對比兩款軟件的仿真結果基本一致，說明在S參數合適的情況下，使用S參數去計算延遲是可行的。但是當S參數不合理時，使用S參數去評估走線延遲會出現很大的誤差，大家在仿真的時候一定要小心。

時域仿真器在時域仿真時如何處理S參數才是理解上面問題的關鍵，可惜我們不太了解時域仿真器處理的過程，我嘗試直接通過FFT計算，發現也與上述仿真結果不能匹配。