不同端口阻抗对S、Z参数和时域仿真的影响

不同端口阻抗对S、Z参数和时域仿真的影响

说明：

针对不同端口阻抗设置对S参数、Z参数和时域仿真的影响，总结一些仿真经验，对时域仿真的影响从实际仿真结果进行分析。

关键字：

端口阻抗、S参数、Z参数、时域仿真、PowerSI、SystemSI。

背景：

结合实际项目经验、仿真结果和部分理论知识，论述不同端口阻抗设置对S参数、Z参数和时域仿真的影响，总结一些仿真经验，对时域仿真的影响从实际仿真结果进行分析。

一、 不同端口阻抗对S参数的影响

从S参数的定义上面看：

回损：

插损：

反射的定义为γ= (Z2-Z1)/(Z2+Z1)，走线阻抗和端口匹配了，反射才会减小。从能量守恒的角度看，反射减少了，插损也会增加。端口阻抗对S参数有直接影响。

下面使用PowerSI仿真一组DDR走线，走线阻抗50 ohm，端口阻抗分别设置为50 ohm和5 ohm，可以看出，不同的端口阻抗对S参数影响很大。

图1：回损结果，绿色为50 ohm端口阻抗，紫色为5 ohm端口阻抗

图2：插损结果，绿色为50 ohm端口阻抗，紫色为5 ohm端口阻抗

从上面的对比结果可以看出，阻抗匹配时，回损和插损比较好。所以在对走线要求高的应用上，比如DDR走线、eMMC走线，阻抗控制在50 ohm左右，无源参数会变好。

二、 不同端口阻抗对Z参数的影响

阻抗Z = U/I，对应到两端口网络上：

通常称Z11为输入阻抗或者自阻抗，Z12为转移阻抗。阻抗的定义是用端口处的电压和电流的比值得出，和端口的阻抗设置没有关系，是二端口网络自身的特性。使用PowerSI仿真不同端口时的Z参数，结果如下：