分析提取S参数需要注意的细节 保证仿真可以准确的获取到通道的性能

编注：仿真就讲究的是“仿”和“真”两个字，如何能把仿真两字真正的融合在一起，需要注意很多细节。本文就介绍了非常重要的两点。

背景介绍

在高速数字领域，我们常将发射端与接收之间的电气部分称为通道。通道性能是影响信号质量的关键因素之一。我们可以使用 ADS 对通道性能进行评估，典型的仿真步骤为先使用 EM 仿真引擎（ADS mometum/SIPro/EMPro等）提取评估通道的S参数（也可以实测获得 S参数），再将S参数应用于时域仿真，然后对时域仿真结果进行分析。眼图就是其中一个非常常见的分析对象。

但是，提取 S参数需要注意哪些细节，才能保证在时域仿真中可以准确的获取到通道的性能。本文档对其中一些细节进行了分析。

通道时域仿真

首先来看一个案例。下图是一个时域通道仿真的电路，使用简单的通道，一对差分线，差分信号线两端别接理想发射芯片模型与接收模型。信号速率为10Gbps，上升下降时间 20ps 。对下列电路进行仿真 ：

获得的眼图如下所示：

这个眼图结果非常好。眼宽为89.5ps，眼高为426mV。接下来，我们进行一个实验，把传输线的S参数提取出来：

提取传输线的S参数

使用S参数求解器对差分线的S参数进行提取，提取频率范围为0-20GHz，步进1GHz：

仿真完成后，使用数据提取工具将仿真结果转换为S参数文件：

然后在用上一步中获取的S参数，替换传输线，进行通道仿真，仿真电路如下图所示：

获得眼图结果如下：

眼宽为62.5ps，眼高为198mV。很显然，结果与之前用原始传输线仿真获得的结果差异很大，眼图裕量变小啦，噪声和抖动都变大很多。为了弄清楚其中的问题，所以又做了如下实验。将步进设置为  0.1GHz，提取 S参数，把获得的S参数替换前面的S参数，获得的眼图结果如下所示：

眼宽为93.5ps，眼高为397mV。步进变小之后，结果有很大改善，与最原始的结果也非常的接近。

既然结果有改善，那么考虑继续将步进改小，设置为 0.01GHz，提取 S参数之后再进行通道的仿真，获得眼图如下所示：

眼宽为89.5ps，眼高为403mV。很显然，结果更加的接近最原始的结果。当然，步进比较精细的时候确实更加的接近最原始的结果，但是也会带来仿真的效率变低。

前面改变的都是提取S参数时的步进，那么接下来，我们从另一个角度进行分析，即在步进为0.01GHz的条件下，改变提取S参数的带宽，分别提取15GHz、20GHz和30GHz的S参数，并带入到通道中进行仿真，获得的结果如下所示：

几种仿真眼图的眼宽和眼高分别如下所示：

	眼宽（ps）	眼高（mV）
原始（10GHz）	89.5	426
15GHz	93.5	439
20GHz	89.5	103
30GHz	90	425

从以上的结果分析可以看到，当提取S参数的带宽达到3倍带宽的时，其结果更加接近最原始的结果。

结论：

1、当频率确定之后，随着频率步进的提升，s参数模型的表现越来接近原始的结果；

2、当获取S参数的步进确定之后，随着提取S参数带宽的升高， s参数模型表现越来接近原始的结果；

3、从前文的比较可以看到，当仿真的数据速率为10Gbps，如果需要 S参数模型与原始表现几乎相同时，在获取S参数时，其S参数仿真设置为 0.01GHz 步进， 30GHz 的频率，实际提取过程可以通适当的内插入或自适应算法，实现这一精度。