专利名称：扩展具有不同传输线长度的仿真方法与装置的制作方法
技术领域：
本发明是关于一种电路板传输线(transmission line)的仿真方法与装置，尤其 是关于扩展具有不同传输线长度的仿真方法与装置。
背景技术：
为了要在芯片制造前知道所设计电路的性能，设计工程师必须借助电子设计软 件将所有电路上的器件转换为物理模型，再以电路模拟软件(Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis, HSPICE)进行瞬态、交流小信号、噪声等其它性能的模拟。 在电路板上最常出现的器件为传输线，传输线的外在物理表征为电阻、电感、电导、电容(re sistor-inductor-conductor-capacitor ；RLGC)及线长(Iengtti)。传输线系统常常用 S 参 数(S parameter)来表示。S参数基本上是将所有的信息放在一个包内，但却缺乏细节，而 系统延时(delay)、损耗(loss)、耦合(coupling)等信息皆包含在S参数当中。因而，当一 S参数是从一具有长度Ll传输线的系统所测量提取时，该S参数仅能用以仿真该具有长度 Ll传输线的系统。如果该S参数用以仿真一具有长度L2传输线的系统，则无法获得正确的 结果。因此，解决的方式是需针对不同的传输线长度的传输线系统另外提取S参数，但 却因此而浪费了许多计算上的资源。因而，如何藉由一已知的特定长度传输线的系统所测 量提取的S参数，而藉由扩展性的方式应用至另一特定长度传输线的系统，一直是业界关 注的问题。图1显示一测量提取的电路1及依实际欲测量的电路2。在此，即便电路板1上的 传输线11，12，13的RLGC和电路板2的传输线21，22，23的RLGC相同(例如使用相同介电 常数的传输线)，且电路板1上的传输线11，12，13的长度Ll为电路板2的传输线21，22， 23的长度L2的两倍，电路板2的传输线21，22，23仍不能套用电路板1上的传输线11，12， 13的S参数。因此，S参数应用于传输线系统不具有可扩展性(not scalable) 0亦即，一 S 参数无法同时适用于不同传输线长度的传输线系统。对于传输线仿真，目前已存在的技术为从电阻、电感、电导、电容参数中提取 特征导纳Υ。(ω)和传递函数(propagation function)Wh(co)，然后对特征导纳Υ。(ω) 和传递函数Wh(co)分别进行计算得到传输线的时域仿真结果。一些参考文献如下， 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，Februaryl996 一文，及 Robert. J. Weber, “ Introduction to Microwave Circuits"，IEEEPress Series on RF and Microwave Technology,第97页，及“计算机常用算法”，徐士良著，清华大学出版社，第一 版，第七章“插值与逼近”，第123-156页。然而，上述对于传输线仿真的方法却一直未应用于同时适用于不同传输线长度的 传输线系统。
发明内容
本发明不从S参数中提取RLGC参数，而是直接从S参数中提取特征导纳Y。( ω)和 传递函数Wh( )，以避免由于相位信息的周期性带来的误差。本发明利用传输线的延时和 损耗在指数系数上与线长成正比的关系，提取传输线的延时和损耗的一般表示式，使得从 某一长度的系统中提取的S参数可以应用到其它长度系统的仿真当中，达到藉由扩展性的 方式应用至另一特定长度传输线系统的目的。本发明的一实施例的扩展具有不同传输线长度的仿真方法包含如下步骤从S参 数中提取特征导纳和传递函数；从低频S参数中提取一测量系统的延迟；从S参数中得到 该测量系统的一特定长度的传递函数；及对该传递函数做扩展应用，以计算一实际系统的 一特定长度的传递函数，该实际系统具有和该测量系统相同的RLGC参数。本发明的一实施例的扩展具有不同传输线长度的仿真装置包含一提取单元、一计 算单元及一扩展单元。该提取单元从S参数中提取特征导纳、传递函数及一测量系统的延 迟。该计算单元用于计算该测量系统的一特定长度的传递函数。该扩展单元将该测量系统 的一特定长度的传递函数扩展至一实际系统的一特定长度的传递函数，该实际系统具有和 该测量系统相同的RLGC参数。本发明的一实施例的提取单元包含一特征导纳提取模块、一传递函数提取模块及 一测量系统提取模块。该特征导纳提取模块从S参数中提取特征导纳，该传递函数提取模 块从S参数中提取传递函数，而该测量系统提取模块从S参数中提取一测量系统的延迟。
图1显示一测量提取的电路及实际欲测量的电路的示意图；图2是本发明的一实施例的扩展具有不同传输线长度的仿真方法流程图；图3是本发明的一实施例的扩展具有不同传输线长度的仿真装置的示意图；及图4例示本发明的一实施例的提取单元的示意图。
具体实施例方式为便于更好的理解本发明的精神，以下结合本发明的优选实施例对其作进一步说 明。本发明在此所探讨的方向为一种扩展具有不同传输线长度的仿真方法与装置。为了能 彻底地了解本发明，将在以下的描述中提出详尽的步骤及组成。显然，本发明的实施并未限 定于电路设计的技术人员所熟悉的特殊细节。另一方面，众所周知的组成或步骤并未描述 于细节中，以避免造成本发明不必要的限制。本发明的较佳实施例会详细描述如下，然而除 了这些详细描述之外，本发明还可以广泛地实施在其它的实施例中，且本发明的范围不受 限定，其以权利要求书为准。本发明的传输线仿真方法不从S参数中提取RLGC参数，而是直接从S参数中提取 特征导纳Υ。(ω)和传递函数Wh( )，以避免由于相位信息的周期性带来的误差。因为传输 线的延时(delay)和损耗(loss)在指数系数上是与线长成正比的，而耦合则只与单位长度 上的RLGC参数有关，因此若想从S参数中提取传输线的线长相关信息，则可用线长对传输 线的延时和损耗做调整，使得从某一长度的系统中提取的S参数可以应用到其它长度系统的仿真当中。图2是本发明的扩展具有不同传输线长度的仿真方法流程图。本发明直接从S参 数中提取特征导纳Y。( ω)和传递函数Wh(ω)，其中一个典型的S参数是一个6 X 6的矩阵， 如以下所例示，其中Y11(Q)和Υ12(ω)为一个3X3的矩阵。
权利要求
1.一种扩展具有不同传输线长度的仿真方法，其特征在于包含如下步骤从S参数中提取特征导纳和传递函数；提取一测量系统的延迟；从S参数中得到该测量系统的一特定长度的传递函数；及对该传递函数做扩展应用，以计算一实际系统的一特定长度的传递函数，其中该实际 系统具有和该测量系统相同的电阻、电感、电导及电容参数。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于当提取一测量系统的延迟时，使用最低几 个频率点上的S参数。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于从该S参数中提取特征导纳时，该特征导纳 表示为Yc ( ω )2 = Y11 ( ω ) 2-Υ12 ( ω )2，其中Y11 ( ω )和Y12 ( ω )是该S参数的部分矩阵。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于从该S参数中提取传递函数时，该传递函数表示为 Wh(Co) = (Y11(CO)-Yc(CO)) ΧΥ12(ω)Λ
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于其中从S参数中得到该测量系统的一特定 长度的传递函数为％(以々)=^叩4 +〃( +24，其中exp—w代表损耗，exp^ww代表 延迟，L1代表该测量系统的特定长度。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于其中计算该实际系统的特定长度的传递函 数为=(4+2-，1^2代表该实际系统的特定长度。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于其是使用于HSPICE的电路模拟环境中。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于其中该传输线的延时和损耗在指数系数上 是与线长成正比。
9.一种扩展具有不同传输线长度的仿真装置，其特征在于包含一提取单元，从S参数中提取特征导纳、传递函数及一测量系统的延迟；一计算单元，计算该测量系统的一特定长度的传递函数；及一扩展单元，将该测量系统的一特定长度的传递函数扩展至一实际系统的一特定长度 的传递函数，该实际系统具有和该测量系统相同的电阻、电感、电导及电容参数。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于其中该提取单元包含一特征导纳提取模块，从S参数中提取特征导纳；一传递函数提取模块，从S参数中提取传递函数；及一测量系统提取模块，从S参数中提取一测量系统的延迟。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于该测量系统提取模块提取一测量系统的 延迟时，使用最低几个频率点上的S参数。
12.根据权利要求10所述的装置，其特征在于该特征导纳提取模块从该S参数中提取 特征导纳时，该特征导纳表示为Yc ( ω )2 = Y11 ( ω ) 2-Υ12 ( ω )2，其中Y11 ( ω )和Y12 ( ω )是该 S参数的部分矩阵。
13.根据权利要求10所述的装置，其特征在于该传递函数提取模块从该S参数中提取 传递函数时，该传递函数表示为Wh(Co) = (Υη(ω)-Υ0(ω))ΧΥ12(ω)-1ο
14.根据权利要求9所述的装置，其特征在于该计算单元从S参数中得到该测量 系统的一特定长度的传递函数为以Z^zexp——(W}，其中代表损耗，expMM+u)代表延迟，L1代表该测量系统的特定长度。
15.根据权利要求9所述的装置，其特征在于该扩展单元计算该实际系统的特定长度 的传递函数为Wa (耿12) ze^—wM—w，L2代表该实际系统的特定长度。
16.根据权利要求9所述的装置，其特征在于其是使用于HSPICE的电路模拟环境中。
17.根据权利要求14所述的装置，其特征在于其中该传输线的延时和损耗在指数系数 上是与线长成正比。
全文摘要
本发明提供一种扩展具有不同传输线长度的仿真方法和装置，该方法包含如下步骤从S参数中提取特征导纳和传递函数；从低频S参数中提取一测量系统的延迟；从S参数中得到该测量系统的一特定长度的传递函数；及对该传递函数做扩展应用，以计算一实际系统的一特定长度的传递函数，该实际系统具有和该测量系统相同的RLGC参数。
文档编号G06F17/50GK102054072SQ200910209638
公开日2011年5月11日 申请日期2009年10月30日 优先权日2009年10月30日
发明者御堂哲久, 黄静华 申请人:新思科技(上海)有限公司