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标题: [请教版主]传输线入口处的电压Vi及反射系数在SI和RF两套理论里的公式差异？ [打印本页]
作者: fishplj2000    时间: 2013-8-16 10:50
标题: [请教版主]传输线入口处的电压Vi及反射系数在SI和RF两套理论里的公式差异？
本帖最后由 fishplj2000 于 2013-8-16 10:55 编辑 # ]# `- e- ?" F

0 J5 x) @! J1 N3 ~0 M+ S  c. t0 j传输模型结构：
, [  M: [) V3 c5 `3 `. N0 A- G              源(Zg) ----》   传输线(Zo)   -----》负载(ZL)
4 |: X& F, L+ [( ]/ M9 I, {9 N                 Vs                      Vi                          Vo, O6 o; g- D3 k# h  {  P
关于传输线入口处的反射及电压Vi的计算，在信号完整性和微波理论里，计算公式有些差异。" p! u" v& J, `3 g  ]" |% O5 r7 U
% {* Z! p4 T! \* m
从信号源出发的信号每次进入传输线时，输入电压计算：
, Y/ Q0 ]- n6 N% K4 @( K; Y  J信号完整性里面：
- [1 i0 {7 `* O! J4 m       公式1：        Vi= Vs* Zo/(Zo+Zg)        无视传输线后端的情况- R* t2 D. A* B, F
微波理论：
1 H" o! C+ J2 \. n- o        公式2：       Vi=Vs* Zin/(Zin+Zg)   其中，Zin为传输线(Zo，长度)和负载(ZL)的合成输入阻抗7 l4 `+ k; A0 A. s

) s8 C4 h: \+ \6 [( Q在ADS里面仿真，传输线input端阻抗确实是传输线(Zo)与负载(ZL)的合成阻抗Zin，按照道理来说，Vi应该是按照公式2计算；
, S, R# F9 _( [' i8 }) w可实际情况是，Vi是按照公式1来计算的！
. _7 f! i% l; S9 h4 W+ y" _' s  仿真结构：         Zg=50 ，  Zo=50(1/4波长传输线)    ,    ZL=30      3 \+ d' z8 U' n1 V
  激励信号：         Vi=1V阶跃信号
: n8 h3 ~4 _" Y( q* V% I  测试结果：          Zin= Zo^2/30 =83.3     Reflective Ratio = 0.25 = (Zin-Zg)/(Zin+Zg)6 Q7 _! {9 B% s' _
                          可是瞬时电压  Vi=0.5V ， 符合 Vs* Zo/(Zo+Zg)  ，并不是 Vs* Zin/(Zin+Zg)# T# B& a3 [$ @/ h  i. E
为什么？如何理解？ 或者说，这两个公式的应用差异在哪？
% T. F4 M# z9 ?5 @. g
) Y& i. E+ Y: |3 q/ o* q" G
3 y1 ~1 L! l! f- M1 I2 P. H$ B6 l. P& g8 g2 W5 t& N! @% h

: m/ j7 M; z; \6 D) M% G! S. `. S( t

传输线负载和源端反射_计算图示_信号完整性.gif (92.71 KB, 下载次数: 5)

传输线负载和源端反射_计算图示_信号完整性.gif
作者: fishplj2000    时间: 2013-8-16 17:20
请见不同输入信号下，Vi的输出，用ADS仿真0 B: Z. E- b" Y% R( Q! a+ M6 R! `
作者: Xuxingfu    时间: 2013-8-17 11:42
本帖最后由 Xuxingfu 于 2013-8-18 22:07 编辑 ; D5 \9 P  |, @$ X1 K, t

8 E' e$ [: \! W) n5 z1 z1 A* t) g楼主的问题问的很经典，很好，但是指定版主回答, 鸭梨山大, 哈哈...2 H9 `0 }4 `3 K% A, ^% \" x* T
& [4 ?4 T& g$ ]$ H
首先射频和数字电路信号完整性的理论从来都是一套，SI/PI其实都是建立在射频微波电磁场理论基础之上的。
+ j  Z( o5 n; Y5 @) b
" T( b1 c( a' t一个理论比较好的SI工程师，有射频微波基础比较好。
7 E* u- \$ k$ |( o$ k5 F9 u( C2 o1 L9 C: D: p% k+ X
射频理论里面的传输线理论其实也考虑和适用的数字电路情况，只是关注点不一样。
, A- a$ H* p/ g  v8 t+ k
* i7 c( |0 ], d2 k（1）射频传输线结构复杂，有各种形式耦合线，滤波器，功分器，微带巴伦等，而数字电路是信号复杂，结构就单端和差分；, k" Y! r& G; J

4 }4 [  [* L8 z. w1 I9 A- K2 O（2）射频关注稳态，数字关注瞬态。
# V  Y7 \8 v$ r' s% ^$ a9 h8 }% i5 n* {8 @( [
（3）射频关注功率，数字关注电压。
2 {0 I1 f! U* J0 O4 e' S# [  j( n2 x3 Y4 M5 }) Y% f
（4）射频用LC匹配，数字用电阻匹配。
5 t. ?- q  C* c! P, L! d/ r  N+ T2 K
9 z1 P- y8 q" N- a+ z
& I9 T3 f0 m4 Z( F1. 公式1为瞬态的，也就是TDR的原理。电压一次的波形。$ X% L- G! x- N$ Q
2.公式2是稳态的，电压第一次，第二次，第N次的波形叠加。
2 D5 p* H. S1 S8 B* I, _也可以这样说，公式2其实是包含公式1的状态.
9 N  |# d3 b4 J9 d4 J7 M, ^0 t9 I, l) w  Z) E& g3 G! a  T8 Z" h
关于公式的适用性，我们一般的公式都是讨论正弦波状态，如下结果验证也适合阶跃和方波情况。, U' M7 ]6 C2 \8 A$ p' ?/ f' }  K- J

: W1 W* w. Z0 e0 b; ~% v' x1. 正弦波，公式1，2计算都是OK的，Vi的波形起初是0.5V, 2.5ns后受到后面电路影响变为0.625V,也就是2.5ns以后出现了反射波叠加。
' K6 E# n  K0 \8 y) f8 H' K
- k- |; ^0 t2 V0 `3 X+ }  J' ^; I2.阶跃信号不匹配会出现过冲，幅度也会下降或上升，这要看反射系数的正负情况。* ?2 m; `! T) I- O: S, Z

5 [% j# q" @1 Y1 p0.357V=0.5-0.125
$ a- _" J# x9 N; ^2 `. D+ V5 Q8 b( Q  m% ~5 I7 ^
稳定前过冲的波形和幅度值都会后很多种情况，如果E足够长，过冲会到0.5V, 求解比较复杂，需要傅里叶分解信号后叠加。* Q/ N, U5 P! `1 K( W/ }

/ t5 s: f) g( V ( Q" ?( R: o* W! I3 m
; N# i% m& i) G; U% a  ?" r
3.方波信号，你的问题就是这个疑问，为什么m1m2相等？! G$ ~" H* O% T- A

# a, E: J. i) w  l, c+ T+ _其实波形下边幅度已经畸变，正常的是0，反射后，方波起点-0.125，0.5+0.125=0.625，; I7 I. o1 f' N; N) f  T; P2 z3 q

  R7 X: F7 A2 E! H" u( C方波的起点为正或者负，这个跟RL和Z0大小有关。Γin=(ZL-Z0)/(ZL+Z0)，也是就是反射系数有可能为正，也有可能为负。
' [6 [$ s2 h8 |4 P$ s- n+ L9 j- K% N/ [- p; i2 ^- V& {' z' ~

- U9 i; o6 j! e, O+ d9 d, B. L- y
7 B5 \" \- }. P  \如果你设置为2G或你把E=90, 改为140不匹配的时候，会非常明显，波形如下：6 Y: i6 C. ^0 N. }3 {

8 ]4 C! [6 \4 f- Q7 ~( [- k / R( Z  J, z$ P% D* B# U( Q
作者: fishplj2000    时间: 2013-8-20 09:39
Xuxingfu 发表于 2013-8-17 11:42( n& |+ y! |- M7 B
楼主的问题问的很经典，很好，但是指定版主回答, 鸭梨山大, 哈哈...5 I0 f& b3 ~1 y3 B0 a- ]- t7 w

4 R# w( K0 G) d; K$ P' d" q首先射频和数字电路信号完整性的理 ...
9 J9 h9 g3 p6 t, N# D
非常感谢版主热情、细致的回复与专业的解答
( }7 n$ r* K7 g1 b5 B版主真是太好了，{:soso_e179:} 超赞一个{:soso_e113:}
作者: fishplj2000    时间: 2013-8-23 08:54
Xuxingfu 发表于 2013-8-17 11:422 ?9 Z1 j( ~: V9 R) N+ l, S& z
楼主的问题问的很经典，很好，但是指定版主回答, 鸭梨山大, 哈哈...
  o& S0 ^1 c2 M& `6 K* c
( k1 S8 f, M! C3 y( b$ k3 O; W首先射频和数字电路信号完整性的理 ...

$ I: p% A3 G$ G& Y4 T: K# N再请教斑斑一个疑问：* ~- O' }9 _5 Y) L
       在射频书里面，Vin是入射波Vin+和反射波Vin-的迭加合成信号，Zin是Vin+和Vin-共同看到的阻抗，Vin-是来自于负载，所以Vin除了看到Zo外，还看到了ZL，即所谓的合成阻抗Zin。
: c, s& [( z. k  e; ?/ j, u        射频关心高频模拟信号，而SI关心高速数字信号
# D5 \# ?+ H& [7 J" h        数字信号关注上升沿和下降沿，电路只要不产生逻辑误判就行，可能第1~n个bit上升沿都没有碰到反射回的脉冲信号，但总有第n+1个bit上升沿会遇到并迭加反射脉冲，那么第n+1个bit后的脉冲数据的发射端就感受到负载的影响了，相当于同时看到了Zo和ZL
作者: Xuxingfu    时间: 2013-9-2 23:15
本帖最后由 Xuxingfu 于 2013-9-2 23:17 编辑 , d0 I: K0 m  ~# L8 f# \

" O0 r: P7 d9 E2 F7 L对于1G方波信号，分解频率为多次谐波，如果电路是匹配的，那么1  3  5..谐波也是匹配的，Zin是相同的额。3 P  C2 U) P& M& {. n  d. c& H

$ C* `" s( s3 n- R5 X& \3 E如果不匹配，各个谐波频率点的Zin是不同的，组成上升沿的各个谐波感受到的阻抗是不同的。



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