一種基于電磁場(chǎng)模式分解的高速信號(hào)線串?dāng)_抑制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及了一種串?dāng)_抑制方法，尤其是涉及了一種基于電磁場(chǎng)模式分解的高速 信號(hào)線串?dāng)_抑制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 串?dāng)_是影響電路板上高速信號(hào)傳輸?shù)淖钪匾囊粋€(gè)因素。多路高速信號(hào)在電路板 上同時(shí)傳輸時(shí)，由于電磁耦合，不同信號(hào)線之間會(huì)相互影響，具體表現(xiàn)為有用信號(hào)上疊加了 其它信號(hào)線上耦合過來的干擾電壓。這個(gè)干擾電壓會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失和誤碼。業(yè)界衡量電路 板上串?dāng)_的指標(biāo)主要包括兩個(gè)：近端串?dāng)_（NEXT)和遠(yuǎn)端串?dāng)_（FEXT)。近端串?dāng)_指干擾信 號(hào)線在發(fā)送端傳輸?shù)男盘?hào)耦合到另一相鄰受害信號(hào)線的發(fā)送端；遠(yuǎn)端串?dāng)_指干擾信號(hào)線在 發(fā)送端傳輸?shù)男盘?hào)耦合到另一相鄰受害信號(hào)線的接收端。
[0003] 串?dāng)_隨著電路板工作頻率的提高而增加。人們對(duì)于無線通信和科學(xué)計(jì)算永無止盡 的追求，推動(dòng)著電子產(chǎn)品的工作頻率向更高頻段發(fā)展，從MHz波段到GHz波段，甚至亞毫米 波段（300GHz以上），這使得串?dāng)_問題越來越嚴(yán)重。信號(hào)低速傳輸時(shí)，只在大尺寸的印制電 路板上才有明顯的串?dāng)_問題，隨著信號(hào)傳輸速率的提高，串?dāng)_已經(jīng)深入到小尺寸的封裝甚 至芯片中，成為綜合布線最大的障礙。
[0004] 工業(yè)界和學(xué)術(shù)界曾提出過一些減小串?dāng)_的方法：比如名稱為《一種減少Dual Stripline走線串?dāng)_影響的設(shè)計(jì)方法》、申請(qǐng)?zhí)枮?01410353562. 4的專利申請(qǐng)與名稱為《用 于降低串?dāng)_的雙帶狀線的布設(shè)》、申請(qǐng)?zhí)枮?01410099286. 3的專利申請(qǐng)，它們通過改變信 號(hào)線縱向方向的布線來降低串?dāng)_，但只能應(yīng)用于多層電路板或者差分信號(hào)傳輸結(jié)構(gòu)；或者 是名稱為《一種不增加總線數(shù)目的避免串?dāng)_編碼方法及裝置》、申請(qǐng)?zhí)枮?01210558903. 2 的專利申請(qǐng)，它從信號(hào)編碼的角度，在高級(jí)層面上減小串?dāng)_造成的誤碼率，其編碼方法與具 體信號(hào)線的物理分布無關(guān)。工業(yè)界目前采用的減小串?dāng)_方法，主要是基于低速電路發(fā)展起 來的電路分析方法，比如把串?dāng)_分為互電感耦合、互電容耦合、以及共地阻抗耦合。由于電 路板工作頻率的提高，信號(hào)線之間的耦合機(jī)理變得更加復(fù)雜，必須從最底層的電磁波傳播 的角度來分析串?dāng)_問題，而基于電壓-電流的電路分析手段無法提供高工作頻率的解決方 案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了解決【背景技術(shù)】中存在的問題，本發(fā)明提出了一種基于電磁場(chǎng)模式分解的高速 信號(hào)線串?dāng)_抑制方法，可應(yīng)用于印制電路板（PCB)、封裝、和芯片中的高速、高密信號(hào)線布 線。其主要作用是減小信號(hào)線長(zhǎng)距離、并行布線時(shí)，線與線之間的電磁串?dāng)_，進(jìn)而減小高速 信號(hào)的誤碼率、提高通信容量。
[0006] 本發(fā)明包括以下內(nèi)容：
[0007] 在高速信號(hào)線的輸入端加入電壓編碼器（變換矩陣[Tvr)，利用電壓編碼器把原 始輸入的單端信號(hào)電壓V變換為模式電壓Vm，兩者的變換關(guān)系為Vm= [TvrV，其中[Tv]為 電壓變換矩陣；在信號(hào)線輸出端加入電壓解碼器（變換矩陣[Tv])，利用電壓解碼器從模式 電壓Vm中還原出原始單端信號(hào)電壓V，兩者的變換關(guān)系為V= [Tv]Vm。這種方法可以減小 高速信號(hào)線長(zhǎng)距離、并行傳輸時(shí)的串?dāng)_。
[0008] 利用電壓變換矩陣[Tv]和電流變換矩陣[1\]，將傳輸線方程轉(zhuǎn)變?yōu)椋?br>【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于電磁場(chǎng)模式分解的高速信號(hào)線串?dāng)_抑制方法，其特征在于：在高速信號(hào)線 的輸入端加入電壓編碼器，使得電壓編碼器輸出的模式電壓V m滿足Vm= [Tvrv，V為原始 單端信號(hào)線電壓，[Tv]為電壓變換矩陣；在信號(hào)線輸出端加入電壓解碼器，利用電壓解碼器 還原并輸出原始單端信號(hào)線電壓V，即V = [Tv]Vm，以減小高速信號(hào)線長(zhǎng)距離、并行傳輸時(shí)的 串?dāng)_。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于電磁場(chǎng)模式分解的高速信號(hào)線串?dāng)_抑制方法，其特 征在于：所述的電壓變換矩陣[Tv]滿足以下公式，使得高速信號(hào)線中的阻抗矩陣[Z]和導(dǎo) 納矩陣[Y]對(duì)角化： [Zm] = [TvF1 [ZHT1] [Ym] = [T1F1W [Tv] 其中，[T1]表示電流變換矩陣，[Z]和[Y]分別表示原阻抗矩陣和原導(dǎo)納矩陣，[Z m]和 [YJ分別表示被[Tv]和[T1]變換后的阻抗對(duì)角矩陣和導(dǎo)納對(duì)角矩陣。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于電磁場(chǎng)模式分解的高速信號(hào)線串?dāng)_抑制方法，其特 征在于：所述的阻抗對(duì)角矩陣[ZJ和導(dǎo)納對(duì)角矩陣[YJ對(duì)角線上的元素非零，非對(duì)角線上 的元素為零或者接近于零。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于電磁場(chǎng)模式分解的高速信號(hào)線串?dāng)_抑制方法，其特 征在于：所述的電壓變換矩陣[Tv]和電流變換矩陣[T 1]是先利用ANSYS公司的Q2D工具計(jì) 算信號(hào)線橫向截面上的電磁場(chǎng)分布，并提取單位長(zhǎng)度電阻、電感、電導(dǎo)和電容矩陣進(jìn)而計(jì)算 得到。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于電磁場(chǎng)模式分解的高速信號(hào)線串?dāng)_抑制方法。在高速信號(hào)線的輸入端加入電壓編碼器（變換矩陣），使得電壓編碼器輸出模式電壓；并在輸出端加入電壓解碼器（變換矩陣），使得電壓解碼器還原輸出單端信號(hào)電壓，以達(dá)到減小高速信號(hào)線長(zhǎng)距離、并行傳輸時(shí)串?dāng)_的目的。本發(fā)明以模式電壓代替?zhèn)鹘y(tǒng)單端信號(hào)電壓作為信號(hào)長(zhǎng)距離傳輸時(shí)的載體，利用變換矩陣對(duì)高速信號(hào)線中的阻抗矩陣和導(dǎo)納矩陣進(jìn)行對(duì)角化。這能夠大大降低高速信號(hào)線中信號(hào)的誤碼率和串?dāng)_，提高通信容量，可應(yīng)用于印制電路板、封裝、和芯片中的高速、高密信號(hào)線布線。
【IPC分類】G06F17-16, G01R29-08
【公開號(hào)】CN104849572
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510270050
【發(fā)明人】魏興昌, 舒余飛
【申請(qǐng)人】浙江大學(xué)
【公開日】2015年8月19日
【申請(qǐng)日】2015年5月24日