通道S参数提取：SI篇(12)深度解析

谈了通道响应，再之前又谈了好几篇的S参数相关的内容。可以说S参数是我们了解无源通道的最主要手段。S参数可以用仿真软件提取出来，或者用VNA实测出来。这里我们主要介绍下仿真。

之前我们说过ibis的仿真，它主要用于低速信号的有源仿真。这里的S参数仿真则主要用于高速信号的无源仿真。提取s参数的工具有很多，目前用的比较多的是Ansys/Sigrity等。个人觉得高速信号用Ansys比较多，低速和电源用Sigrity用的比较多，或者还有Ansys组件里面的SIWAVE。这里用来提取高速链路的是Ansys的HFSS 3D LAYOUT软件。HFSS 3D LAYOUT可以直接导入PCB文件，端口设置更加简便。HFSS则更加灵活，用起来比它复杂一点。就好比一个是C语言另一个是C++的感觉。

用3D LAYOUT提取S参数主要分以下几个步骤：这里简要总结一下，具体的可以参考HFSS 3D LAYOUT User Guide。

1. 提前在Allegro文件中设置好叠层信息。
2. 在3D LAYOUT环境下导入PCB文件，这里需要选择一下需要仿真的网络名，GND网络是肯定需要带上的。这个步骤几乎所有可以导入PCB进行仿真的软件都会有这步操作，毕竟不需要的网络需要被剔除，这样才能提高仿真的速度，减小计算量。

3. 如果在HFSS里面仿真，需要手动添加空气盒子，而在3D LAYOUT中空气盒子是自动产生。

当然也可以让你再调节一下盒子的边缘。

4. 设置端口

在3D LAYOUT中，元器件可以被分成好几类，比如下图所示的RLC，IC，IO，Other等。对于普通的RLC器件可以设置为简单的RLC SPICE模型，或者对精度要求高点，可以导入S参数模型，比如常用的AC电容。下图左侧是一条从PCB上截下来的一条RapidIO走线。

而IC,IO,Other的分类,如果设置为了IC的话，则会多出一个die properties的功能

可以在器件pad上自动生成一个PEC的圆柱，用来模拟BGA的焊球。当然这个圆柱的形状可以微调，最上方也会产生一个PEC的平面，最后自动生成同轴端口。这个操作给仿真带来了极大的方便。不再需要像HFSS那样手工自建端口。

发送和接收端的元件都需要设置元件的类型，并生成端口。

5.设置材料属性

在3D LAYOUT中也需要设置材料的Dk,Df参数，只不过不同于HFSS，它没有整个建模模型的各个组件的列表，而是在Project Manager下面的materials下进行材料设置。具体设置的材料名要与叠层里面介质的材料名一致。

别忘了介质设置为Dj模型，在SI仿真中大多使用这种模型，材料参数随频率变化。

6. 设置扫频频率

设置完我们的扫频频率之后，运行仿真，就可以得到PCB板上一个完整链路的S参数了。这个参数可以保存下来，比如用来在ADS中进行全链路的仿真，或者TDR的仿真等。

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