傳輸線
關注創建者：光芯片高頻實驗室 創建時間：2019-08-06
傳輸線的視頻教程
ANSYS高頻電磁仿真中仿真傳輸線特征阻抗的三種方法
ANSYS高頻電磁仿真中仿真傳輸線特性阻抗的三種方法： 1、傳統的driver terminal+插值法寬帶掃描； 2、Q2D提取傳輸線結構的橫截面； 3、HFSS transient，使用瞬態求解器的TDR功能
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Ansys射頻芯片（RFIC）電磁場仿真技術介紹
在分析電磁場干擾領域，擅長應用ANSYS-HELIC工具，生成RFIC設計需要的電感、傳輸線等物理圖層，抽取全芯片電磁場模型，結合后仿真網表建立關鍵器件電磁場模型，對全芯片進行電磁風險定性分析。
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ANSYS SI/PI/EMI 2020 R1新功能介紹
硬件測試工程師 ANSYS SI/PI/EMI 2020 R1新功能介紹【已結束】? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?直播時間：2020-02-27 16:00 SI/PI/EMC仿真分析是電子設備電磁性能設計優化非常關鍵的工作內容，ANSYS 2020 R1版本針對該領域對各個軟件模塊進行了各項功能升級、包括板級EMC仿真功能增強、GDS數據導入處理、新增傳輸線分析工具
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傳輸線的實例教程
傳輸線種類花樣眾多，如何從萬千傳輸線中挑選最合適的類型，了解其傳輸模式，快速調整它的阻抗，是SI仿真的基本功之一。
微波信號最初在金屬矩形波導中傳輸，矩形波導內部填充介質，再插入一顆“金屬芯”，變成插芯波導，插芯波導由方變圓，形成圓形同軸線，再將同軸線進行各種拆分，比如劈掉上半部分變成了微帶線（microstrip）、將外面的金屬屏蔽層一分為二，即變成帶狀線（stripline）、或者直接掐頭去尾，就變成GSG共面波導CPW，參考下圖。
因此只需要了解傳輸線的老祖“同軸線”的特性，它的子孫如微帶線、帶狀線、差分線的特性，自然就是小菜一碟。
撇開抽象的電磁波傳播模式不談，你只須知道，只有插芯波導可以傳輸TEM模，自然同軸線里面傳輸的也是TEM模，它的子孫因為血統不純正，只能傳輸非正統的TEM模，也就是“準TEM”了，下面來看看正統的TEM是什么樣的：
紅色為電場E，藍色為磁場H。
上面是從場的角度來認識同軸線，那么同軸線的特征阻抗又有啥變化規律呢？
真正的傳輸線特征阻抗計算公式是比較復雜的，對于做項目的人來說，沒必要去掌握那些復雜的數學公式，簡化的公式同樣可以達到目的，如下圖所示的簡化公式，簡單認為阻抗只跟電容有關系，而電容直接借用平行板電容的公式。
為什么只考慮電容呢？因為在高速信號領域，電感的理解比電容更難，存在多種電感的概念，比如：自感、互感、局部電感、回路電感，尤其是回路電感，這就涉及到信號路徑和信號的返回路徑概念，比較抽象，因此可以摒棄電感，只考慮電容對阻抗的影響。
展開 SerDes（Serializer/Deserializer，串并轉換器）是高速數據傳輸系統中的核心集成電路（IC），其核心功能是在發送端將并行數據轉換為串行數據（序列化），通過少量高速傳輸線傳輸后，在接收端將串行數據還原為并行數據（解序列化）。它能大幅減少信號線數量、降低互連成本，并支持超高速數據傳輸（目前已突破 100Gbps 甚至更高），廣泛應用于數據中心、5G/6G 通信、消費電子、汽車電子等領域。
7月29日，Ansys官方研討會『SerDes設計中高速傳輸線的人工智能驅動多參數多目標優化流程』為您分享如何借助Ansys RaptorAI，通過人工智能技術實現SerDes（高速傳輸線）的多參數、多目標協同優化，加速設計流程、提升設計質量。Ansys Raptor 是Ansys 旗下一系列用于電磁建模相關的軟件工具，常見的有 Ansys RaptorH 和 Ansys RaptorX 等，主要用于半導體電路電磁分析等領域。對該領域感興趣的下滑預約學習??
時間：7月29日（星期四），16：00-17：00
內容簡介：隨著數據速率的不斷提升、設計復雜性的增加以及工藝節點的持續演進，高速 SerDes 設計中的傳輸線優化越來越具挑戰，工程師往往需要耗費大量時間進行參數調優和迭代。本次研討會主要分享如何借助Ansys RaptorAI，通過人工智能技術實現高速傳輸線的多參數、多目標協同優化，加速設計流程、提升設計質量。
講師：
羅杉 | Ansys首席應用工程師
自2013年加入Ansys以來，一直負責Ansys CPS（芯片-封裝-系統）產品線的規劃，并參與定制TSMC 3DIC信號與電源完整性Ansys解決方案的參考流程，擁有多年高速信號與電源完整性設計經驗。
展開 利用Q2D分析互容和互感的變化趨勢及電磁場分布：
2.1、線間距的影響
隨著間距增大，互感和互容變弱，3倍線寬后，變弱趨勢變緩；觀察電磁場分布，離的越近，到達受害線的電力線和磁力線的數目越多，3倍線寬后，明顯到達受害線的電力線和磁力線數目減小。
2.2、增大線寬W能否減小串擾？
從互容和互感的值比較來看，的確增大線寬可以一定程度上減小互容和互感，注意要保持阻抗都為50ohm比較才有意義。
線寬加寬后電場E幅度對比：
明顯線寬加寬后，在攻擊線處的電場幅度要小，類似于平行板電容器，面積越大，對電場的束縛越大，電場越不容易往外傳播；
線寬加寬后磁場H幅度對比：
為什么磁場的幅度變化不大？因為磁場是沿著信號路徑畫圈圈的，加大線寬對信號路徑的回路大小幾乎沒有影響。
特別注意：雖然增大線寬可以減小互容和互感，但是從下面表格數據對比可以看出，互容和互感值變化平緩，即增大線寬可以減輕串擾，然而改善效果有限。
2.3 添加防護布線是否有用？
增加防護布線（短路）可以減小傳輸線間的互容和互感，尤其是線間距越大，效果越好；
添加防護布線后電場分布：
因為電場總是由高電壓向低電壓，由正電荷向負電荷移動，添加防護布線后，有部分電力線會回歸到中間的GND上，到達攻擊線上的電力線就少，串擾自然也就減弱了。
展開 最早雙絞線只有2芯，用于電話數據傳輸，現在已經淘汰，目前主流的雙絞線都是4對8芯。
屏蔽雙絞線和非屏蔽雙絞線
雙絞線可以分為屏蔽雙絞線和非屏蔽雙絞線，前者由錫箔保護層，能有效防止數據泄密，同時降低外部環境對數據傳輸的干擾，我們日常項目中使用最多的是非屏蔽雙絞線，價格較低。
為什么要用屏蔽雙絞線呢？這里面我們分享一個小故事：
某航天科工企業，發送火箭，如果內部傳送數據由于干擾，有0.01度的偏差，導彈從A地打到B地，可能就偏離了目標幾百公里。故此類高可靠場景，肯定要用屏蔽雙絞線，防止外部環境對內部數據產生干擾。
非屏蔽雙絞線的應用
這個是我們弱電人接觸的最多的，為什么6類線比超5類線的傳輸速率快？這是個好問題，做很多項目時，我們都有個錯覺，覺得超超5類線與6類線區別不大，6類線與超5類線的區別在那里。
超五類線（CAT5e）：傳輸頻率為100MHz，主要用于百兆或千兆位以太網（千兆比較勉強，標準的線才能達到）。具有衰減小，串擾少，并且具有更高的衰減與串擾的比值（ACR)和信噪比、更小的時延誤差，性能得到很大提高。實際項目中，超五類線雖然也能傳千兆，但只建議短距離傳千兆使用，長距離傳輸千兆可能會出現不穩定的情況，這也是項目中常出現的故障，而又容易忽略的問題。
六類線（CAT6）：傳輸頻率為250MHz，最適用于傳輸速率高于1Gbps的應用，主要用于千兆位以太網（1000Mbps）。六類雙絞線在外形上和結構上與五類或超五類雙絞線都有一定的差別，不僅增加了絕緣的十字骨架，將雙絞線的四對線分別置于十字骨架的四個凹槽內，而且電纜的直徑也更粗。
超六類或6A（CAT6A）：傳輸頻率是500 MHz，最大傳輸速度也可達到10Gbps Mbps，主要應用于千兆位網絡中。
展開 當信號的頻率很高時，則信號的波長就很短，當波長短得跟傳輸線長度可以比擬時，反射信號疊加在原信號上將會改變原信號的形狀。如果傳輸線的特征阻抗跟負載阻抗不相等（即不匹配）時，在負載端就會產生反射。為什么阻抗不匹配時會產生反射以及特征阻抗的求解方法，牽涉到二階偏微分方程的求解，在這里我們不細說了，有興趣的可參看電磁場與微波方面書籍中的傳輸線理論。傳輸線的特征阻抗（也叫做特性阻抗）是由傳輸線的結構以及材料決定的，而與傳輸線的長度，以及信號的幅度、頻率等均無關。
實際中是如何解決這個問題的呢？不知道大家有沒有留意到，電視機的附件中，有一個300Ω到75Ω的阻抗轉換器（一個塑料封裝的，一端有一個圓形的插頭的那個東東，大概有兩個大拇指那么大）。它里面其實就是一個傳輸線變壓器，將300Ω的阻抗，變換成75Ω的，這樣就可以匹配起來了。這里需要強調一點的是，特性阻抗跟我們通常理解的電阻不是一個概念，它與傳輸線的長度無關，也不能通過使用歐姆表來測量。影響特征電阻的因素有很多，比如倒顯得材料和導線與地板之間的距離。為了不產生反射，負載阻抗跟傳輸線的特征阻抗應該相等，這就是傳輸線的阻抗匹配，如果阻抗不匹配會有什么不良后果呢？如果不匹配，則會形成反射，能量傳遞不過去，降低效率；會在傳輸線上形成駐波（簡單的理解，就是有些地方信號強，有些地方信號弱），導致傳輸線的有效功率容量降低；功率發射不出去，甚至會損壞發射設備。如果是電路板上的高速信號線與負載阻抗不匹配時，會產生震蕩，輻射干擾等。
當阻抗不匹配時，有哪些辦法讓它匹配呢？第一，可以考慮使用變壓器來做阻抗轉換，就像上面所說的電視機中的那個例子那樣。第二，可以考慮使用串聯/并聯電容或電感的辦法，這在調試射頻電路時常使用。第三，可以考慮使用串聯/并聯電阻的辦法。
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傳輸線的最新內容
01 案例背景
在通信與電力系統中，饋線夾用于固定高頻電磁場傳輸線（饋線），其核心要求包括：
保持饋線平直
傾斜度 ≤ 1°
夾緊間隙縮小 ≥ 0.5 mm
螺栓缺失工況下的安全性評估
本案例將分析：
饋線對夾鉗的傾斜影響
預緊螺釘是否足夠使夾鉗變形并固定饋線
單螺栓與雙螺栓安裝的對比
02 模型與材料參數
幾何結構
這些組件可以是平面（實心的或者帶孔的）、傳輸線、螺旋電感器和MIM/MOM電容器，它們可以與高速/高頻布線一起提取，以計算全耦合電磁模型。此外，憑借自動化的額外優勢，使電磁提取任務的設置變得非常簡單且快速。
這些組件可以是平面（實心的或者帶孔的）、傳輸線、螺旋電感器和MIM/MOM電容器，它們可以與高速/高頻布線一起提取，以計算全耦合電磁模型。此外，憑借自動化的額外優勢，使電磁提取任務的設置變得非常簡單且快速。
什么是波導？2個月前
許多因素會影響波導傳播不同電磁波的方式，包括：
波導形狀
波導尺寸
所用材料的特性，例如剛度或柔性
波導常會與同軸電纜混淆，因為這兩者都是用于引導電磁波的傳輸線。然而，波導的結構和傳播方法不同于同軸電纜。同軸電纜通過由絕緣材料隔開的兩個導體傳播電磁波；而在波導中，電磁波是在一種支持不同傳播“模態”的空腔結構內部傳播。
3)驅動電極：
MZM的長度通常為幾個mm，根據微波傳輸線理論，當器件的長度大于工作波長的十分之一時，集總電極不再適用，而需要采用行波電極。MZM的行波電極通常采用共面波導結構，即把信號電極，其中的一個地電極與PN結相連。影響行波MZM的帶寬主要因素由：①微波傳輸損耗；②微波-光速匹配條件；③阻抗匹配條件。
TEDS數據通過兩種不同方式傳輸到前端設備：
I類TEDS：通過模擬信號同一根線傳輸，常用于DeltaTron傳感器，因為可以使用傳統的同軸電纜實現TEDS功能。
II類TEDS：通過單獨的線路傳輸，常用于測量傳聲器，通常使用第5針腳（在電路圖中常標記為“無連接”）來傳輸TEDS數據。
第二個示例具有非常大的特征（例如傳輸線）以及集成電場中非常小的特征——光相位調制波導，使用基于網格的工藝仿真器來減少仿真所需的計算資源。圖 4 和圖 5 顯示了正確仿真結構所需的巨大特征尺寸范圍。圖 4 顯示了完整的結構，主要由兩個金屬化傳輸線構成。在傳輸線之間（圖 4 中可見）是集成波導和集成二極管結構，必須正確解析才能進行光學和電氣特性分析。
分段慢波電極由常規帶狀共面傳輸線與從其延伸的周期性T形導軌構成。T形導軌單位長度電容的增加顯著降低了微波傳播速度。T形導軌使電流能在增大的有效流動長度上均勻分布，從而增大有效導體面積并降低鄰近間隙區域的電流密度。因此，無需增加電極間隙即可抑制歐姆損耗，實現低微波損耗，同時保持電光速度匹配。
我們采用有限元法模擬了若干分段慢波電極的電學參數。
一般有兩種不同的格式用于數字音頻接口的Inter-IC Sound (I2S)接口和通用串行音頻接口(GSA)這些接口使用2條時鐘線和1條數據線來傳輸音頻數據。接收數字串行音頻數據，采樣頻率從8kHz到192kHz的數字串行音頻數據。它提供2x25瓦的立體聲模式；時鐘數可以在寄存器地址0x01的BCKS(位時鐘大小選擇)上選擇一個WCK周期。
一期一會 | 什么是信號完整性？4個月前
TDR測量傳輸線中的反射。
通過眼圖分析實現信號完整性的可視化
眼圖分析是探測信號完整性的最常用手段之一。眼圖也叫眼模式圖，是一種查看數字電路隨時間變化的響應的方法。將重復信號輸入分析電路，并隨時間變化測量輸出信號。每比特的數據都疊加在另一個比特位之上，X軸是時間，Y軸是振幅。
