專利名稱：擴(kuò)展具有不同傳輸線長度的仿真方法與裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種電路板傳輸線(transmission line)的仿真方法與裝置，尤其 是關(guān)于擴(kuò)展具有不同傳輸線長度的仿真方法與裝置。
背景技術(shù)：
為了要在芯片制造前知道所設(shè)計(jì)電路的性能，設(shè)計(jì)工程師必須借助電子設(shè)計(jì)軟 件將所有電路上的器件轉(zhuǎn)換為物理模型，再以電路模擬軟件(Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis, HSPICE)進(jìn)行瞬態(tài)、交流小信號(hào)、噪聲等其它性能的模擬。 在電路板上最常出現(xiàn)的器件為傳輸線，傳輸線的外在物理表征為電阻、電感、電導(dǎo)、電容(re sistor-inductor-conductor-capacitor ；RLGC)及線長(Iengtti)。傳輸線系統(tǒng)常常用 S 參 數(shù)(S parameter)來表示。S參數(shù)基本上是將所有的信息放在一個(gè)包內(nèi)，但卻缺乏細(xì)節(jié)，而 系統(tǒng)延時(shí)(delay)、損耗(loss)、耦合(coupling)等信息皆包含在S參數(shù)當(dāng)中。因而，當(dāng)一 S參數(shù)是從一具有長度Ll傳輸線的系統(tǒng)所測量提取時(shí)，該S參數(shù)僅能用以仿真該具有長度 Ll傳輸線的系統(tǒng)。如果該S參數(shù)用以仿真一具有長度L2傳輸線的系統(tǒng)，則無法獲得正確的 結(jié)果。因此，解決的方式是需針對(duì)不同的傳輸線長度的傳輸線系統(tǒng)另外提取S參數(shù)，但 卻因此而浪費(fèi)了許多計(jì)算上的資源。因而，如何藉由一已知的特定長度傳輸線的系統(tǒng)所測 量提取的S參數(shù)，而藉由擴(kuò)展性的方式應(yīng)用至另一特定長度傳輸線的系統(tǒng)，一直是業(yè)界關(guān) 注的問題。圖1顯示一測量提取的電路1及依實(shí)際欲測量的電路2。在此，即便電路板1上的 傳輸線11，12，13的RLGC和電路板2的傳輸線21，22，23的RLGC相同(例如使用相同介電 常數(shù)的傳輸線)，且電路板1上的傳輸線11，12，13的長度Ll為電路板2的傳輸線21，22， 23的長度L2的兩倍，電路板2的傳輸線21，22，23仍不能套用電路板1上的傳輸線11，12， 13的S參數(shù)。因此，S參數(shù)應(yīng)用于傳輸線系統(tǒng)不具有可擴(kuò)展性(not scalable) 0亦即，一 S 參數(shù)無法同時(shí)適用于不同傳輸線長度的傳輸線系統(tǒng)。對(duì)于傳輸線仿真，目前已存在的技術(shù)為從電阻、電感、電導(dǎo)、電容參數(shù)中提取 特征導(dǎo)納Υ。(ω)和傳遞函數(shù)(propagation function)Wh(co)，然后對(duì)特征導(dǎo)納Υ。(ω) 和傳遞函數(shù)Wh(co)分別進(jìn)行計(jì)算得到傳輸線的時(shí)域仿真結(jié)果。一些參考文獻(xiàn)如下， Dmitri Borisovich Kuznetsov and Jose Ε. Schutt-Aine， “ OptimalTransient Simulation of Transmission Lines“ ，IEE Transaction on Circuits andSystems-I Fundamental Theory and Applications. Vol. 43，No. 2，F(xiàn)ebruaryl996 一文，及 Robert. J. Weber, “ Introduction to Microwave Circuits"，IEEEPress Series on RF and Microwave Technology,第97頁，及“計(jì)算機(jī)常用算法”，徐士良著，清華大學(xué)出版社，第一 版，第七章“插值與逼近”，第123-156頁。然而，上述對(duì)于傳輸線仿真的方法卻一直未應(yīng)用于同時(shí)適用于不同傳輸線長度的 傳輸線系統(tǒng)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明不從S參數(shù)中提取RLGC參數(shù)，而是直接從S參數(shù)中提取特征導(dǎo)納Y。( ω)和 傳遞函數(shù)Wh( )，以避免由于相位信息的周期性帶來的誤差。本發(fā)明利用傳輸線的延時(shí)和 損耗在指數(shù)系數(shù)上與線長成正比的關(guān)系，提取傳輸線的延時(shí)和損耗的一般表示式，使得從 某一長度的系統(tǒng)中提取的S參數(shù)可以應(yīng)用到其它長度系統(tǒng)的仿真當(dāng)中，達(dá)到藉由擴(kuò)展性的 方式應(yīng)用至另一特定長度傳輸線系統(tǒng)的目的。本發(fā)明的一實(shí)施例的擴(kuò)展具有不同傳輸線長度的仿真方法包含如下步驟從S參 數(shù)中提取特征導(dǎo)納和傳遞函數(shù)；從低頻S參數(shù)中提取一測量系統(tǒng)的延遲；從S參數(shù)中得到 該測量系統(tǒng)的一特定長度的傳遞函數(shù)；及對(duì)該傳遞函數(shù)做擴(kuò)展應(yīng)用，以計(jì)算一實(shí)際系統(tǒng)的 一特定長度的傳遞函數(shù)，該實(shí)際系統(tǒng)具有和該測量系統(tǒng)相同的RLGC參數(shù)。本發(fā)明的一實(shí)施例的擴(kuò)展具有不同傳輸線長度的仿真裝置包含一提取單元、一計(jì) 算單元及一擴(kuò)展單元。該提取單元從S參數(shù)中提取特征導(dǎo)納、傳遞函數(shù)及一測量系統(tǒng)的延 遲。該計(jì)算單元用于計(jì)算該測量系統(tǒng)的一特定長度的傳遞函數(shù)。該擴(kuò)展單元將該測量系統(tǒng) 的一特定長度的傳遞函數(shù)擴(kuò)展至一實(shí)際系統(tǒng)的一特定長度的傳遞函數(shù)，該實(shí)際系統(tǒng)具有和 該測量系統(tǒng)相同的RLGC參數(shù)。本發(fā)明的一實(shí)施例的提取單元包含一特征導(dǎo)納提取模塊、一傳遞函數(shù)提取模塊及 一測量系統(tǒng)提取模塊。該特征導(dǎo)納提取模塊從S參數(shù)中提取特征導(dǎo)納，該傳遞函數(shù)提取模 塊從S參數(shù)中提取傳遞函數(shù)，而該測量系統(tǒng)提取模塊從S參數(shù)中提取一測量系統(tǒng)的延遲。


圖1顯示一測量提取的電路及實(shí)際欲測量的電路的示意圖；圖2是本發(fā)明的一實(shí)施例的擴(kuò)展具有不同傳輸線長度的仿真方法流程圖；圖3是本發(fā)明的一實(shí)施例的擴(kuò)展具有不同傳輸線長度的仿真裝置的示意圖；及圖4例示本發(fā)明的一實(shí)施例的提取單元的示意圖。
具體實(shí)施例方式為便于更好的理解本發(fā)明的精神，以下結(jié)合本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例對(duì)其作進(jìn)一步說 明。本發(fā)明在此所探討的方向?yàn)橐环N擴(kuò)展具有不同傳輸線長度的仿真方法與裝置。為了能 徹底地了解本發(fā)明，將在以下的描述中提出詳盡的步驟及組成。顯然，本發(fā)明的實(shí)施并未限 定于電路設(shè)計(jì)的技術(shù)人員所熟悉的特殊細(xì)節(jié)。另一方面，眾所周知的組成或步驟并未描述 于細(xì)節(jié)中，以避免造成本發(fā)明不必要的限制。本發(fā)明的較佳實(shí)施例會(huì)詳細(xì)描述如下，然而除 了這些詳細(xì)描述之外，本發(fā)明還可以廣泛地實(shí)施在其它的實(shí)施例中，且本發(fā)明的范圍不受 限定，其以權(quán)利要求書為準(zhǔn)。本發(fā)明的傳輸線仿真方法不從S參數(shù)中提取RLGC參數(shù)，而是直接從S參數(shù)中提取 特征導(dǎo)納Υ。(ω)和傳遞函數(shù)Wh( )，以避免由于相位信息的周期性帶來的誤差。因?yàn)閭鬏?線的延時(shí)(delay)和損耗(loss)在指數(shù)系數(shù)上是與線長成正比的，而耦合則只與單位長度 上的RLGC參數(shù)有關(guān)，因此若想從S參數(shù)中提取傳輸線的線長相關(guān)信息，則可用線長對(duì)傳輸 線的延時(shí)和損耗做調(diào)整，使得從某一長度的系統(tǒng)中提取的S參數(shù)可以應(yīng)用到其它長度系統(tǒng)的仿真當(dāng)中。圖2是本發(fā)明的擴(kuò)展具有不同傳輸線長度的仿真方法流程圖。本發(fā)明直接從S參 數(shù)中提取特征導(dǎo)納Y。( ω)和傳遞函數(shù)Wh(ω)，其中一個(gè)典型的S參數(shù)是一個(gè)6 X 6的矩陣， 如以下所例示，其中Y11(Q)和Υ12(ω)為一個(gè)3X3的矩陣。
權(quán)利要求
1.一種擴(kuò)展具有不同傳輸線長度的仿真方法，其特征在于包含如下步驟從S參數(shù)中提取特征導(dǎo)納和傳遞函數(shù)；提取一測量系統(tǒng)的延遲；從S參數(shù)中得到該測量系統(tǒng)的一特定長度的傳遞函數(shù)；及對(duì)該傳遞函數(shù)做擴(kuò)展應(yīng)用，以計(jì)算一實(shí)際系統(tǒng)的一特定長度的傳遞函數(shù)，其中該實(shí)際 系統(tǒng)具有和該測量系統(tǒng)相同的電阻、電感、電導(dǎo)及電容參數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于當(dāng)提取一測量系統(tǒng)的延遲時(shí)，使用最低幾 個(gè)頻率點(diǎn)上的S參數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于從該S參數(shù)中提取特征導(dǎo)納時(shí)，該特征導(dǎo)納 表示為Yc ( ω )2 = Y11 ( ω ) 2-Υ12 ( ω )2，其中Y11 ( ω )和Y12 ( ω )是該S參數(shù)的部分矩陣。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于從該S參數(shù)中提取傳遞函數(shù)時(shí)，該傳遞函數(shù)表示為 Wh(Co) = (Y11(CO)-Yc(CO)) ΧΥ12(ω)Λ
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于其中從S參數(shù)中得到該測量系統(tǒng)的一特定 長度的傳遞函數(shù)為％(以々)=^叩4 +〃( +24，其中exp—w代表損耗，exp^ww代表 延遲，L1代表該測量系統(tǒng)的特定長度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于其中計(jì)算該實(shí)際系統(tǒng)的特定長度的傳遞函 數(shù)為=(4+2-，1^2代表該實(shí)際系統(tǒng)的特定長度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于其是使用于HSPICE的電路模擬環(huán)境中。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于其中該傳輸線的延時(shí)和損耗在指數(shù)系數(shù)上 是與線長成正比。
9.一種擴(kuò)展具有不同傳輸線長度的仿真裝置，其特征在于包含一提取單元，從S參數(shù)中提取特征導(dǎo)納、傳遞函數(shù)及一測量系統(tǒng)的延遲；一計(jì)算單元，計(jì)算該測量系統(tǒng)的一特定長度的傳遞函數(shù)；及一擴(kuò)展單元，將該測量系統(tǒng)的一特定長度的傳遞函數(shù)擴(kuò)展至一實(shí)際系統(tǒng)的一特定長度 的傳遞函數(shù)，該實(shí)際系統(tǒng)具有和該測量系統(tǒng)相同的電阻、電感、電導(dǎo)及電容參數(shù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于其中該提取單元包含一特征導(dǎo)納提取模塊，從S參數(shù)中提取特征導(dǎo)納；一傳遞函數(shù)提取模塊，從S參數(shù)中提取傳遞函數(shù)；及一測量系統(tǒng)提取模塊，從S參數(shù)中提取一測量系統(tǒng)的延遲。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于該測量系統(tǒng)提取模塊提取一測量系統(tǒng)的 延遲時(shí)，使用最低幾個(gè)頻率點(diǎn)上的S參數(shù)。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于該特征導(dǎo)納提取模塊從該S參數(shù)中提取 特征導(dǎo)納時(shí)，該特征導(dǎo)納表示為Yc ( ω )2 = Y11 ( ω ) 2-Υ12 ( ω )2，其中Y11 ( ω )和Y12 ( ω )是該 S參數(shù)的部分矩陣。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于該傳遞函數(shù)提取模塊從該S參數(shù)中提取 傳遞函數(shù)時(shí)，該傳遞函數(shù)表示為Wh(Co) = (Υη(ω)-Υ0(ω))ΧΥ12(ω)-1ο
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于該計(jì)算單元從S參數(shù)中得到該測量 系統(tǒng)的一特定長度的傳遞函數(shù)為以Z^zexp——(W}，其中代表損耗，expMM+u)代表延遲，L1代表該測量系統(tǒng)的特定長度。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于該擴(kuò)展單元計(jì)算該實(shí)際系統(tǒng)的特定長度 的傳遞函數(shù)為Wa (耿12) ze^—wM—w，L2代表該實(shí)際系統(tǒng)的特定長度。
16.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于其是使用于HSPICE的電路模擬環(huán)境中。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于其中該傳輸線的延時(shí)和損耗在指數(shù)系數(shù) 上是與線長成正比。
全文摘要
本發(fā)明提供一種擴(kuò)展具有不同傳輸線長度的仿真方法和裝置，該方法包含如下步驟從S參數(shù)中提取特征導(dǎo)納和傳遞函數(shù)；從低頻S參數(shù)中提取一測量系統(tǒng)的延遲；從S參數(shù)中得到該測量系統(tǒng)的一特定長度的傳遞函數(shù)；及對(duì)該傳遞函數(shù)做擴(kuò)展應(yīng)用，以計(jì)算一實(shí)際系統(tǒng)的一特定長度的傳遞函數(shù)，該實(shí)際系統(tǒng)具有和該測量系統(tǒng)相同的RLGC參數(shù)。
文檔編號(hào)G06F17/50GK102054072SQ200910209638
公開日2011年5月11日 申請(qǐng)日期2009年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月30日
發(fā)明者御堂哲久, 黃靜華 申請(qǐng)人:新思科技(上海)有限公司