基于低通负群时延电路的高速互连传输信号延时均衡方法技术

本发明专利技术公开了一种基于低通负群时延电路的高速互连传输信号延时均衡方法，采用传输系统实现高速互连传输信号延时均衡，传输系统为低通负群时延电路，低通负群时延电路包括逻辑门电路、高速电路等效电路网络、低通负群时延单元和输出端口；首先基于电路理论、微波网络理论实现有源低通负群时延电路群时延解析公式和电路综合公式。然后基于时域电路仿真和频域S参数仿真优化有源低通负群时延电路参数，设计、加工并在时域和频域进行性能测试，得到负群时延大、带宽理想、无损耗的PCB板级低通负群时延电路。最后通过低通负群时延电路对数字基带信号的时延进行均衡，达到改善高速PCB信号完整性的目的。号完整性的目的。号完整性的目的。

【技术实现步骤摘要】
基于低通负群时延电路的高速互连传输信号延时均衡方法


[0001]本专利技术涉及微波工程
，特别是一种基于低通负群时延电路的高速互连传输信号延时均衡方法。

技术介绍

[0002]随着数字系统速度的提高、信号上升和下降时间的缩短，互连结构的密度和复杂度大幅度增加，高速数字系统中产生的信号完整性问题越来越突出。因高速问题带来的信号反射、过冲、下冲、振铃、串扰等严重影响系统的时延。因此时延问题在高速互连设计中最为关键，也是着重要解决的问题。低通负群时延电路可以减小信号在传输系统中产生的时延。为了补偿高速互连结构时延的变化，本专利提出基于低通负群时延电路的时延均衡器来解决高速信号失真的问题。
[0003]群时延是指窄带信号通过线性时不变传输系统时，信号包络所产生的时延大小。负群时延指的是群时延为负值这一异常的电磁波传输现象。在负群时延电路输出端的信号包络峰值可以比输入端的信号包络峰值提前出现(S.M
ü
ller，T.Reuschel，R.Rimolo
‑
Donadio，Y.H.Kwark，H.Br
ü
ns and C.Schuster，
″
Energy
‑
Aware SignalIntegrityAnalysis for High
‑
Speed PCB Links，
″
IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility，vol.57，no.5，pp.1226
‑
1234，2015)。低通负群时延电路是指群时延在直流到截止频率频段内为负的电路，而带通负群时延电路是指群时延在一定频段内为负的电路(F Wan，L Wang，Q Ji，B Ravelo，
″
Canonical transfer Function of band
‑
pass NGD circuit，
″
IET Circuits，Devices&Systems，vol.13，no.2，pp.13
‑
21，2019)。高速互连结构可以传输数字基带信号，也可以传输调制信号。利用低通负群时延电路可以补偿数字基带信号时延从而解决失真问题。目前利用低通负群时延电路补偿高速数字信号时延的均衡技术理论还不成熟，特别是信号波形对均衡效果的影响机制还未见文献报道。目前高速互连传输高频调制信号已经到了毫米波频段，特别是5G通信的快速发展，超高速传输的时延问题日益严重，负群时延电路研究迫在眉睫。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术的不足而提供一种基于低通负群时延电路的高速互连传输信号延时均衡方法，专利技术了一种高速互连传输信号延时均衡技术，对数字基带信号和模拟调制信号的时延进行均衡，提高了信号完整性。
[0005]本专利技术为解决上述技术问题采用以下技术方案：
[0006]根据本专利技术提出的一种基于低通负群时延电路的高速互连传输信号延时均衡方法，采用传输系统实现高速互连传输信号延时均衡，传输系统为低通负群时延电路，低通负群时延电路包括逻辑门电路、高速电路等效电路网络、低通负群时延单元和输出端口；低通负群时延单元包括第一电阻，第一电感和场效应管，高速电路等效电路网络包括等效电阻、等效电感和等效电容；其中，
[0007]逻辑门电路的输出端与等效电阻的一端连接、等效电阻的另一端与等效电感的一端连接，等效电感的另一端与等效电容的一端、第一电阻的一端、场效应管的栅极分别连接，等效电容的另一端接地，第一电阻的另一端与第一电感的一端连接，第一电感的另一端与输出端口、场效应管的漏极分别连接，场效应管的源极接地。
[0008]作为本专利技术所述的一种基于低通负群时延电路的高速互连传输信号延时均衡方法进一步优化方案，
[0009][0010][0011]其中，R
ds
是场效应管的漏源电阻，g
m
是场效应管的跨导，电阻和R
t
＝R
s
+R
l
d，R
s
为逻辑门电路中的输出电阻，C
b
为等效电容C
l
d，L
t
为等效电感L
l
d，L
b
是第一电感，R
b
是第一电阻。
[0012]作为本专利技术所述的一种基于低通负群时延电路的高速互连传输信号延时均衡方法进一步优化方案，传输系统的传输函数表述如下：
[0013][0014][0015]G(s)是低通负群时延电路传输函数的拉普拉斯变换，a0、a1、a2和a3均代表中间变量，s是频率ω的拉普拉斯变换，R
b
为第一电阻，L
b
为第一电感，R
l
d为等效电阻、L
l
d为等效电感，C
l
d为等效电容。
[0016]本专利技术采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
[0017]首先基于电路理论、微波网络理论实现有源低通负群时延电路群时延解析公式和电路综合公式。然后基于时域电路仿真和频域S参数仿真优化有源低通负群时延电路参数，设计、加工并在时域和频域进行性能测试，得到负群时延大、带宽理想、无损耗的PCB板级低通负群时延电路。最后通过低通负群时延电路对数字基带信号的时延进行均衡，达到改善高速PCB信号完整性的目的。在时域和频域进行均衡器均衡效果测试，分别从时域和频域的角度，对数字基带信号的衰减、失真、延时的均衡效果进行分析优化直到得到良好的均衡效果。
附图说明
[0018]图1为低通负群时延电路原理图。
[0019]图2为低通负群时延电路仿真结果；其中，(a)为群时延，(b)为反射系数，(c)为增
益。
[0020]图3为低通负群时延电路对高速PCB传输延时均衡机理示意图；其中，(a)是输入信号经过干扰后输出失真信号的示意图，(b)为输入信号经过干扰后通过低通负群时延电路补偿后输出补偿信号的示意图。
[0021]图4为低通负群时延电路与传输线级联的原理示意图。
[0022]图5为高速电路结构的数字信号失真示意图。
[0023]图6为低通负群时延电路对传输信号均衡的方法原理；其中，(a)为幅值补偿，(b)为群时延补偿。
[0024]图7是低通负群时延电路对传输信号均衡的电路结构图。
[0025]图8是低通负群时延电路对传输信号均衡的时域仿真结果；其中，(a)为横坐标0
‑
4ns，低通负群时延电路对传输信号均衡的时域仿真结果，(b)为图8中的(a)的横坐标0
‑
1ns局部放大图。
[0026]图9是低通负群时延电路对传输信号均衡的频域仿真结果；其中，(a)为幅值补偿，(b)为群时延补偿。
具体实施方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于低通负群时延电路的高速互连传输信号延时均衡方法，其特征在于，采用传输系统实现高速互连传输信号延时均衡，传输系统为低通负群时延电路，低通负群时延电路包括逻辑门电路、高速电路等效电路网络、低通负群时延单元和输出端口；低通负群时延单元包括第一电阻，第一电感和场效应管，高速电路等效电路网络包括等效电阻、等效电感和等效电容；其中，逻辑门电路的输出端与等效电阻的一端连接、等效电阻的另一端与等效电感的一端连接，等效电感的另一端与等效电容的一端、第一电阻的一端、场效应管的栅极分别连接，等效电容的另一端接地，第一电阻的另一端与第一电感的一端连接，第一电感的另一端与输出端口、场效应管的漏极分别连接，场效应管的源极接地。2.根据权利要求1所述的一种基于低通负群时延电路的高速互连传输信号延时均衡方法，其特征在于，法，其特征在于，其中，R
ds
是场效应管的漏源电阻，g
m
是场效应管的跨导，电阻和R
t<...

【专利技术属性】
技术研发人员：万发雨，顾韬琛，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：发明
国别省市：