[发明专利]扩展具有不同传输线长度的仿真方法与装置

说明书

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(resistor-inductor-conductor-capacitor；RLGC)及线长(length)。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L1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L1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L1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)。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Y_c(ω)和传递函数(propagation function)W_h(ω)，然后对特征导纳Y_c(ω)和传递函数W_h(ω)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 E.Schutt-Aine，″OptimalTransient Simulation of Transmission Lines″，IEE Transaction on Circuits andSystems-I：Fundamental Theory and Applications.Vol.43，No.2，February1996一文，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_c(ω)和传递函数W_h(ω)，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。