总线结构的高速电路设计与信号完整性分析

摘要

在未来的雷达、通信系统向数字化、软件化方向发展过程中，数字射频系统是其中最为重要的关键技术之一。数字射频系统的硬件电路是典型的总线结构高速电路，由于总线的工作频率高达数百兆赫兹，则必须考虑其信号完整性问题。
　　 本文结合总线结构的宽带数字射频系统设计实例(1.5GHz采样率的数字射频信号正交调制系统的设计与实现)，研究了信号完整性理论及应用，在此基础上设计出符合信号完整性要求的高速电路，并对实际电路进行了信号完整性仿真、分析和测试，结果证明所设计出来的总线结构的数字射频系统达到了预定的技术性能，能够满足信号完整性要求，可以实现宽带射频信号的采集、存储与处理的要求。
　　 论文以传输线理论、电磁场理论和散射参数理论为基础，给出了PCB走线特征阻抗计算公式以及几何结构和介电常数等冈子对阻抗的影响分析，给出了差分阻抗的计算公式和差分电路的混合模S参数，并在此基础上分析了反射的计算，推导了串扰的计算公式，结合IBIS模型从频域和时域仿真分析了多种因素对串扰的影响，最后深入研究了总线结构的宽带数字射频系统设计和实现，并对实际电路进行了信号完整性仿真并给出了将其作为雷达环境信号模拟器应用时的测试结果。

目录

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论文说明：图表目录

声明

第一章 绪 论

1.1引 言

1.2课题研究背景

1.3课题研究现状

1.4本文研究内容与论文结构

第二章 信号完整性基本理论

2.1传输线理论

2.1.1 PCB中的传输线结构

2.1.2传输线模型和参数

2.1.3阻抗Z0与几何结构和介电系数间的关系

2.2散射参数理论

2.2.1散射参数网络理论

2.2.2差分电路的混合模S参数理论

2.3差分线和差分阻抗

2.3.1差分阻抗

2.3.2差分线布线规则

2.4本章小结

第三章 高速电路中的反射和串扰分析

3.1高速电路中的反射分析

3.1.1产生反射的机理

3.1.2反射的计算

3.2高速电路中的串扰分析

3.2.1容性串扰

3.2.2感性串扰

3.2.3综合串扰

3.3本章小结

第四章 IBIS模型及其仿真分析

4.1 IBIS模型及应用

4.1.1 IBIS模型

4.1.2 IBIS与SPICE的比较

4.1.3 IBIS模型的构成

4.1.4 建立IBIS模型

4.1.5 IBIS模型的应用

4.2高速电路串扰的仿真分析

4.2.1 电磁场仿真软件ADS仿真分析

4.2.2 Hyper Iynx软件仿真

4.3本章小结

第五章 总线结构的宽带数字射频系统设计及其信号完整性分析

5.1概述

5.2数字射频系统主要技术性能

5.3数字射频系统设计实现

5.3.1高速信号采集

5.3.2高速大容量数据实时存储

5.3.3高速互连技术

5.4数字射频系统电路的关键技术

5.4.1数据采集系统的关键技术与解决途径

5.4.2数字中频正交调制系统关键技术

5.5数字射频系统设计实例及其信号完整性分析

5.5.1数字射频处理通道PCB的信号完整性仿真

5.5.2数字射频信号正交调制系统硬件电路实测结果

5.6本章小结

第六章 总结和展望

6.1全文总结

6.2存在的问题及课题展望

参考文献

致 谢

在学期间的研究成果及发表的论文