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高速无源电背板的串扰研究

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第一章 绪论

1.1 课题研究背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文主要工作

1.4 本文组织结构

第二章 高速背板互连链路分析

2.1 25G高速无源电背板互连链路

2.2 串扰机制

2.3 基于S参数的场路协同仿真

2.4 本章小结

第三章 PCB互连线的串扰分析与抑制

3.1 串扰评估手段

3.2 PCB基本要素分析

3.3 一种矩形谐振腔串扰抑制方法研究

3.4 本章小结

第四章 基于连接器优化的串扰分析与抑制

4.1 连接器引脚分配方式优化

4.2 连接器压接孔的分析与仿真

4.3 残桩的分析与仿真

4.4 本章小结

第五章 25G背板实验系统的设计与验证

5.1 设计概况

5.2 25G串行信号传输规范

5.3 仿真与测试对比

5.4 基于测试S参数的验证

5.5 本章小结

第六章 结束语

6.1 本文工作总结

6.2 工作展望

致谢

参考文献

作者在学期间取得的学术成果

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摘要

无源电背板由PCB板和连接器构成,是高速板级互连系统中很复杂的情况。在背板互连中,串扰是众多SI问题中关键的问题之一,在芯片、封装、PCB和连接器等处都会出现串扰。随着信号传输速率的提升,串扰更加恶化,甚至引发系统失效。目前,背板互连中的串扰问题尚未引起足够重视,抑制串扰基本上也还停留在简单凭借经验的阶段。近年来,基于电磁场的电路仿真工具在功能、性能和精度等多方面都取得了较大进展。因此,基于电磁仿真软件对串扰的物理机制进行探究,提出新的串扰抑制方案,进而为高速电路的设计提供有效指导是极其迫切和必要的。
  本文围绕高速无源电背板中的串扰问题进行了研究,涉及串扰的理论和评估手段、互连结构的建模和仿真优化、串扰抑制措施、高速背板互连全链路的仿真与测试等。主要工作包括:
  (1)分析了串扰耦合机制、串扰时频域仿真流程和时频域串扰评估方法。
  (2)探究PCB设计中的基本要素对串扰的影响规律。
  (3)提出一种矩形谐振腔串扰抑制方法。通过仿真实验验证该方法对微带线间和带状线间串扰抑制的有效性,并研究矩形谐振腔的结构参数对近端串扰的影响。
  (4)围绕高速背板上连接器的设计进行仿真优化以减小串扰。优化连接器的引脚分配方式,包括信号/地引脚分配方式和TX/RX分配方式;对连接器的压接孔及其残桩进行分析、建模、仿真和优化,研究了通过优化结构改善串扰的方法。
  (5)结合前期的串扰抑制研究和工程需要,设计实现了一套25G背板实验系统。在研究背板规范IEEE802.3bj/D1.3和OIF-CEI-03.0的基础上,针对所设计的25G
  背板实验系统搭建背板互连的全链路仿真模型和测试平台,进行仿真和测试验证,并对通道评估参数COM和ICN用Matlab进行编程计算。
  基于本课题的研究,为后续25G系统的研制提供了有价值的设计指导。

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