一種高速信號通道過孔的仿真方法、裝置及系統的製作方法
2023-10-11 13:51:34 1
專利名稱：一種高速信號通道過孔的仿真方法、裝置及系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及電子信息技術領域，具體而言，涉及一種高速信號通道過孔的仿真方法、裝置及系統。
背景技術：
如今的電信系統、數據通信系統和計算機系統，都依賴於高速串行數據的傳輸，隨著系統帶寬的持續增長，對應的高速串行數據速率也越來越高，現在業界通常的背板互連繫統速率達到6. 25(ibpS，而10(ibpS乙太網的背板標準也已經開發作為802. 3ap標準的一部分。要想完成經過整個背板上的晶片到晶片高速信號通道系統的設計，需要複雜的仿真、設計以及測試驗證過程。一個典型的高速互連繫統，信號由單板上的晶片驅動，通過單板、連接器背板、連接器和另一個單板，到達接收端晶片。這個系統中的無源通道是高速信號完整性問題的主要影響因素，信號在無源通道中傳輸，就像經過一個低通濾波器，信號通過連接器、走線和過孔等無源鏈路部件時，都會引起損失和抖動。一旦選定了連接器，其本身的損耗就被確定下來，多數的高速背板連接器都採用壓接方式設計，需要通過過孔來與單板和背板連接。工程師需要儘可能的優化這些連接過孔，以將過孔插損降到最小，消除過孔容性作用帶來的反射。實際PCB板設計中，經常會遇到表面微帶線轉換到帶狀線的做法，這種狀況下，需要找出最優的過孔設計。因為過孔在高速率下的模型非常複雜，影響過孔的主要因素有孔徑、板厚、反焊盤、殘樁等參數，而且過孔的性能還與頻率有關，通常會通過建模仿真優化，從而找到最優的設計。專利申請號為CN200510036U6的中國專利提供了一種差分過孔阻抗與差分導線阻抗匹配的方法，其關注重點是影響過孔阻抗的參數優化，然而對仿真方法沒有改善，仿真效率也沒有得到提高。專利申請號為CN200810174865. 4的中國專利提供了一種高速互連繫統的仿真設計方法及系統，其關注重點為整個高速互連繫統的仿真方法，將互連繫統各部分分別仿真再整合出完整鏈路參數，然而這種方法目前業內已經普遍使用，其對於過孔的仿真效率提高卻沒有任何幫助。另外，專利申請號為US20060405242的一件美國專利則提供了一種將電源平面或者地平面耦合考慮在內的過孔建模方法，此專利文獻關注的重點是在過孔建模中考慮電源平面或者地平面的耦合作用，通過專利提供的方法可以建立更加準確的過孔模型，然而該專利文獻同樣沒有涉及對仿真方法進行改善以提升仿真效率的技術方案。綜上所述，不斷的仿真和測試可以幫助工程師找出最優的過孔設計，但現有的仿真方法至少存在以下問題1、一個完整的高速互連無源通道中存在著多個過孔，每個過孔的參數並不一致， 需要一一進行複雜的過孔建模過程，完成一次鏈路的仿真需要花費大量的時間。2、高頻下，過孔的模型十分複雜，大量的建模工作無法做到一一的驗證，因此無法保證仿真的精度。3、不同的互連繫統之間的聯繫很少，每一個新設計都需要重複的建模仿真，造成仿真工程師的工作繁重，效率低下。
發明內容
本發明的目的在於提供一種高速信號通道過孔的仿真方法、裝置及系統，其能夠解決現有技術中仿真效率低下的問題。為了達到本發明的目的，本發明採用以下技術方案實現一種高速信號通道過孔的仿真方法，包括根據板材類型信息以及板厚信息對過孔進行分類；對所述分類後的過孔進行建模，建立原始過孔模型庫；對原始過孔模型庫進行仿真測試驗證，建立經過驗證的過孔模型裝置庫；利用所述過孔模型裝置庫形成實際的過孔仿真模型進行仿真。優選地，所述原始過孔模型庫包括過孔的固定參數信息以及可變參數信息，其中所述固定參數信息包括板材類型信息以及板厚信息，所述可變參數信息包括過孔的孔徑參數、鍍銅厚度參數、過孔的出線層參數、過孔的有用部分參數、殘樁長度參數以及過孔的背鑽深度參數。優選地，對原始過孔模型庫進行仿真測試驗證，建立經過驗證的過孔模型裝置庫的方法包括；針對分類後的一類過孔測試得到一組含有該類過孔的高速信號通道的散射參數；調整原始過孔模型庫中對應的過孔的可變參數信息，使其與所述高速信號通道中的過孔參數信息一致，仿真得到過孔的散射參數；將仿真得到的過孔的散射參數與高速信號通道中其他無源部件的散射參數進行整合，得到完整的高速信號通道的無源散射參數；將無源散射參數與測試得到的高速信號通道的散射參數進行對比驗證，若不符合，則根據驗證結果修正原始過孔模型庫，建立經過驗證的過孔模型裝置庫。一種高速信號通道過孔的仿真裝置，包括過孔分類模塊、用於根據板材類型信息以及板厚信息對過孔進行分類；原始過孔模型庫構建模塊，用於對所述分類後的過孔進行建模，建立原始過孔模型庫；過孔模型裝置庫構建模塊，用於對原始過孔模型庫進行仿真測試驗證，建立經過驗證的過孔模型裝置庫；仿真模塊，用於利用所述過孔模型裝置庫形成實際的過孔仿真模型進行仿真。優選地，所述原始過孔模型庫構建模塊構建的原始過孔模型庫包括過孔的固定參數信息以及可變參數信息，其中所述固定參數信息包括板材類型信息以及板厚信息，所述可變參數信息包括過孔的孔徑參數、鍍銅厚度參數、過孔的出線層參數、過孔的有用部分參數、殘樁長度參數以及過孔的背鑽深度參數。優選地，所述過孔模型裝置庫構建模塊對原始過孔模型庫進行仿真測試驗證，建立經過驗證的過孔模型裝置庫的方法包括；針對分類後的一類過孔測試得到一組含有該類過孔的高速信號通道的散射參數；調整原始過孔模型庫中對應的過孔的可變參數信息，使其與所述高速信號通道中的過孔參數信息一致，仿真得到過孔的散射參數；將仿真得到的過孔的散射參數與高速信號通道中其他無源部件的散射參數進行整合，得到完整的高速信號通道的無源散射參數；將無源散射參數與測試得到的高速信號通道的散射參數進行對比驗證，若不符合，則根據驗證結果修正原始過孔模型庫，建立經過驗證的過孔模型裝置庫。一種高速信號通道過孔的仿真系統，包括高速信號通道過孔的仿真裝置，所述裝置包括過孔分類模塊、用於根據板材類型信息以及板厚信息對過孔進行分類；原始過孔模型庫構建模塊，用於對所述分類後的過孔進行建模，建立原始過孔模型庫；過孔模型裝置庫構建模塊，用於對原始過孔模型庫進行仿真測試驗證，建立經過驗證的過孔模型裝置庫；仿真模塊，用於利用所述過孔模型裝置庫形成實際的過孔仿真模型進行仿真。優選地，所述原始過孔模型庫構建模塊構建的原始過孔模型庫包括過孔的固定參數信息以及可變參數信息，其中所述固定參數信息包括板材類型信息以及板厚信息，所述可變參數信息包括過孔的孔徑參數、鍍銅厚度參數、過孔的出線層參數、過孔的有用部分參數、殘樁長度參數以及過孔的背鑽深度參數。優選地，所述過孔模型裝置庫構建模塊對原始過孔模型庫進行仿真測試驗證，建立經過驗證的過孔模型裝置庫的方法包括；針對分類後的一類過孔測試得到一組含有該類過孔的高速信號通道的散射參數；調整原始過孔模型庫中對應的過孔的可變參數信息，使其與所述高速信號通道中的過孔參數信息一致，仿真得到過孔的散射參數；將仿真得到的過孔的散射參數與高速信號通道中其他無源部件的散射參數進行整合，得到完整的高速信號通道的無源散射參數；將無源散射參數與測試得到的高速信號通道的散射參數進行對比驗證，若不符合，則根據驗證結果修正原始過孔模型庫，建立經過驗證的過孔模型裝置庫。通過上述本發明的技術方案可以看出，採用本發明提供的所述高速信號通道過孔的仿真方法、裝置及系統，與現有技術相比，達到了提升高速信號通道過孔仿真效率的效果，節省了高速信號無源通道仿真設計的時間，提高了仿真準確性。
圖1是本發明實施例提供的高速信號通道過孔的仿真方法流程示意圖；圖2是本發明實施例提供的對過孔仿真裝置進行仿真測試驗證的流程示意圖；圖3是本發明實施例提供的高速信號通道過孔的仿真裝置結構示意圖。
本發明目的的實現、功能特點及優異效果，下面將結合具體實施例以及附圖做進一步的說明。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例對本發明所述技術方案作進一步的詳細描述，以使本領域的技術人員可以更好的理解本發明並能予以實施，但所舉實施例不作為對本發明的限定。如圖1所示，本發明實施例提供的一種高速信號通道過孔的仿真方法，包括如下步驟S101、根據板材類型信息以及板厚信息對過孔進行分類；S102、對所述分類後的過孔進行建模，建立原始過孔模型庫；S103、對原始過孔模型庫進行仿真測試驗證，建立經過驗證的過孔模型裝置庫；S104、利用所述過孔模型裝置庫形成實際的過孔仿真模型進行仿真。其中，所述步驟S102建立的原始過孔模型庫中，所述原始過孔模型庫包括過孔的固定參數信息以及可變參數信息，其中所述固定參數信息包括板材類型信息以及板厚信息，所述可變參數信息包括過孔的孔徑參數、鍍銅厚度參數、過孔的出線層參數、過孔的有用部分參數、殘樁長度參數以及過孔的背鑽深度參數。其中，為便於理解，下面對上述的板材類型信息、板厚信息、過孔的孔徑參數、鍍銅厚度參數、過孔的出線層參數、過孔的有用部分參數、殘樁長度參數、過孔的背鑽深度參數以及S參數(也稱為散射參數)進行說明如下板材與板厚，是製作使用過孔進行電氣連接的印製電路板的板材與板厚，板材起到支撐過孔鍍銅的作用，同時也會引起信號的衰減；板厚決定著過孔的長度，以及孔徑的可加工尺寸。過孔的反焊盤，在不需要與過孔進行連接的平面層，需要保持過孔焊盤與平面銅皮之間一定的距離，為了優化過孔性能，反焊盤通常會製作成一定的幾何形狀。過孔的有用部分與殘樁長度，過孔是用於印製電路板的不同電路層之間的信號傳輸，其中信號經過的部分稱為過孔的有用部分；通常的電鍍通孔會存在一段或者兩段沒有用於信號傳輸的部分，稱為過孔的殘樁，殘樁會引起嚴重的信號完整性問題。過孔的孔徑，過孔的內壁是電鍍銅，本發明將鍍銅之後的孔徑簡稱為過孔的孔徑。過孔的出線層，與過孔相連的信號層，用於信號的傳輸。過孔的背鑽深度，為了消除過孔殘樁的影響，在過孔製作中，可以採用一種從過孔背部反鑽的方法將過孔的殘樁鑽掉，使其長度減小，反鑽的深度稱為過孔的背鑽深度。S參數，也稱為散射參數，為一種可以用來完全表徵高速無源通道性能的參數。優選實施方式下，如圖2所示，在所述步驟S103中，對原始過孔模型庫進行仿真測試驗證，建立經過驗證的過孔模型裝置庫的方法包括；S1031、針對分類後的一類過孔測試得到一組含有該類過孔的高速信號通道的散射參數；S1032、調整原始過孔模型庫中對應的過孔的可變參數信息，使其與所述高速信號通道中的過孔參數信息一致，仿真得到過孔的散射參數；
S1033、將仿真得到的過孔的散射參數與高速信號通道中其他無源部件的散射參數進行整合，得到完整的高速信號通道的無源散射參數；S1034、將無源散射參數與測試得到的高速信號通道的散射參數進行對比驗證，若不符合，則根據驗證結果修正原始過孔模型庫，建立經過驗證的過孔模型裝置庫。下面舉一具體實施例以解釋本發明提供的高速信號通道過孔的仿真方法，包括如下具體步驟步驟S01、用於製作印製電路板的板材有很多類型，每種類型又可以通過不同的疊層形成不同厚度的電路板。根據工程師常用的板材類型和板厚可以將過孔進行分類，例如， 本發明該具體實施例採用一種板材為N4000-13SI，板厚6mm的應用於背板的過孔類型。步驟S02、對板材為N4000-13SI，板厚6mm的過孔類型進行建模，建模的過程是本領域內的通用的技術手段，這裡需要說明的是建立之後的模型包含以下特徵1、模型的板材是N4000-13SI，板厚為6mm。2、模型中的參數是可調的，如過孔的孔徑、鍍銅厚度、過孔的出線層、過孔的有用部分、殘樁長度以及過孔的背鑽深度等。步驟S03、測試一組高速信號通道的無源S參數，這組高速信號通道中含有 N4000-13SI，板厚為6mm的過孔。調整步驟S02中的模型參數，使與上述高速信號通道中的過孔尺寸一致，仿真得到過孔的S參數，將過孔的S參數與高速信號通道中其他無源部件的 S參數進行整合，得到完整的高速信號通道的無源S參數，並與測試結果進行對比驗證，根據驗證結果修正步驟S02中建立的原始過孔裝置，一直到仿真測試結果能夠達到吻合。在該步驟中，高速信號通道其他無源部件的S參數的取得，可以通過仿真或者測試的方法獲取；完整信號通道的S參數的整合方法，也是本領域內的常見的一般技術，本文不再詳細說明。步驟S04、將步驟S03中經過仿真測試驗證修正後的過孔模型作為板材是 N4000-13SI，板厚為6mm這一類過孔的原始過孔模型裝置。步驟S05、以步驟S04中的原始過孔裝置為基礎，根據實際需要仿真的高速信號通道中的過孔尺寸，調整原始過孔裝置中的參數，使與實際尺寸相符合，得到仿真模型，仿真得到結果。如圖3所示，本發明實施例還提供了一種高速信號通道過孔的仿真裝置，所述裝置包括過孔分類模塊10、用於根據板材類型信息以及板厚信息對過孔進行分類；原始過孔模型庫構建模塊20，用於對所述分類後的過孔進行建模，建立原始過孔模型庫；過孔模型裝置庫構建模塊30，用於對原始過孔模型庫進行仿真測試驗證，建立經過驗證的過孔模型裝置庫；仿真模塊40，用於利用所述過孔模型裝置庫形成實際的過孔仿真模型進行仿真。其中，所述原始過孔模型庫構建模塊20構建的原始過孔模型庫包括過孔的固定參數信息以及可變參數信息，其中所述固定參數信息包括板材類型信息以及板厚信息，所述可變參數信息包括過孔的孔徑參數、鍍銅厚度參數、過孔的出線層參數、過孔的有用部分參數、殘樁長度參數以及過孔的背鑽深度參數。
優選實施方式下，所述過孔模型裝置庫構建模塊30對原始過孔模型庫進行仿真測試驗證，建立經過驗證的過孔模型裝置庫的方法包括；步驟1、針對分類後的一類過孔測試得到一組含有該類過孔的高速信號通道的散射參數；步驟2、調整原始過孔模型庫中對應的過孔的可變參數信息，使其與所述高速信號通道中的過孔參數信息一致，仿真得到過孔的散射參數；步驟3、將仿真得到的過孔的散射參數與高速信號通道中其他無源部件的散射參數進行整合，得到完整的高速信號通道的無源散射參數；步驟4、將無源散射參數與測試得到的高速信號通道的散射參數進行對比驗證，若不符合，則根據驗證結果修正原始過孔模型庫，建立經過驗證的過孔模型裝置庫。本發明實施例還提供了一種高速信號通道過孔的仿真系統，所述系統包括高速信號通道過孔的仿真裝置，參照圖3，所述裝置包括過孔分類模塊10、用於根據板材類型信息以及板厚信息對過孔進行分類；原始過孔模型庫構建模塊20，用於對所述分類後的過孔進行建模，建立原始過孔模型庫；過孔模型裝置庫構建模塊30，用於對原始過孔模型庫進行仿真測試驗證，建立經過驗證的過孔模型裝置庫；仿真模塊40，用於利用所述過孔模型裝置庫形成實際的過孔仿真模型進行仿真。其中，所述原始過孔模型庫構建模塊20構建的原始過孔模型庫包括過孔的固定參數信息以及可變參數信息，其中所述固定參數信息包括板材類型信息以及板厚信息，所述可變參數信息包括過孔的孔徑參數、鍍銅厚度參數、過孔的出線層參數、過孔的有用部分參數、殘樁長度參數以及過孔的背鑽深度參數。優選實施方式下，所述過孔模型裝置庫構建模塊30對原始過孔模型庫進行仿真測試驗證，建立經過驗證的過孔模型裝置庫的方法包括；針對分類後的一類過孔測試得到一組含有該類過孔的高速信號通道的散射參數；調整原始過孔模型庫中對應的過孔的可變參數信息，使其與所述高速信號通道中的過孔參數信息一致，仿真得到過孔的散射參數；將仿真得到的過孔的散射參數與高速信號通道中其他無源部件的散射參數進行整合，得到完整的高速信號通道的無源散射參數；將無源散射參數與測試得到的高速信號通道的散射參數進行對比驗證，若不符合，則根據驗證結果修正原始過孔模型庫，建立經過驗證的過孔模型裝置庫。本發明提供的的高速信號通道的過孔仿真方法、裝置及系統，通過按照過孔的板材與板厚進行分類建立模型裝置庫的方式，使得實際過孔建模可以靈活的調用模型裝置庫中的模型進行快速的實現。避免了以往仿真中每個過孔都需要經過的複雜建模過程，而使得效率低下，準確性不能保證的問題。採用本發明提供的所述高速信號通道過孔的仿真方法、裝置及系統，與現有技術相比，達到了提升高速信號通道過孔仿真效率的效果，節省了高速信號無源通道仿真設計的時間，提高了仿真準確性。以上所述僅為本發明的優選實施例，並非因此限制本發明的專利範圍，凡是利用本發明說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發明的專利保護範圍內。
權利要求
1.一種高速信號通道過孔的仿真方法，其特徵在於，包括 根據板材類型信息以及板厚信息對過孔進行分類；對所述分類後的過孔進行建模，建立原始過孔模型庫；對原始過孔模型庫進行仿真測試驗證，建立經過驗證的過孔模型裝置庫；利用所述過孔模型裝置庫形成實際的過孔仿真模型進行仿真。
2.如權利要求1所述的高速信號通道過孔的仿真方法，其特徵在於，所述原始過孔模型庫包括過孔的固定參數信息以及可變參數信息，其中所述固定參數信息包括板材類型信息以及板厚信息，所述可變參數信息包括過孔的孔徑參數、鍍銅厚度參數、過孔的出線層參數、過孔的有用部分參數、殘樁長度參數以及過孔的背鑽深度參數。
3.如權利要求2所述的高速信號通道過孔的仿真方法，其特徵在於，對原始過孔模型庫進行仿真測試驗證，建立經過驗證的過孔模型裝置庫的方法包括；針對分類後的一類過孔測試得到一組含有該類過孔的高速信號通道的散射參數； 調整原始過孔模型庫中對應的過孔的可變參數信息，使其與所述高速信號通道中的過孔參數信息一致，仿真得到過孔的散射參數；將仿真得到的過孔的散射參數與高速信號通道中其他無源部件的散射參數進行整合， 得到完整的高速信號通道的無源散射參數；將無源散射參數與測試得到的高速信號通道的散射參數進行對比驗證，若不符合，則根據驗證結果修正原始過孔模型庫，建立經過驗證的過孔模型裝置庫。
4.一種高速信號通道過孔的仿真裝置，其特徵在於，包括過孔分類模塊，用於根據板材類型信息以及板厚信息對過孔進行分類；原始過孔模型庫構建模塊，用於對所述分類後的過孔進行建模，建立原始過孔模型庫；過孔模型裝置庫構建模塊，用於對原始過孔模型庫進行仿真測試驗證，建立經過驗證的過孔模型裝置庫；仿真模塊，用於利用所述過孔模型裝置庫形成實際的過孔仿真模型進行仿真。
5.如權利要求4所述的高速信號通道過孔的仿真裝置，其特徵在於，所述原始過孔模型庫構建模塊構建的原始過孔模型庫包括過孔的固定參數信息以及可變參數信息，其中所述固定參數信息包括板材類型信息以及板厚信息，所述可變參數信息包括過孔的孔徑參數、鍍銅厚度參數、過孔的出線層參數、過孔的有用部分參數、殘樁長度參數以及過孔的背鑽深度參數。
6.如權利要求5所述的高速信號通道過孔的仿真裝置，其特徵在於，所述過孔模型裝置庫構建模塊對原始過孔模型庫進行仿真測試驗證，建立經過驗證的過孔模型裝置庫的方法包括；針對分類後的一類過孔測試得到一組含有該類過孔的高速信號通道的散射參數； 調整原始過孔模型庫中對應的過孔的可變參數信息，使其與所述高速信號通道中的過孔參數信息一致，仿真得到過孔的散射參數；將仿真得到的過孔的散射參數與高速信號通道中其他無源部件的散射參數進行整合， 得到完整的高速信號通道的無源散射參數；將無源散射參數與測試得到的高速信號通道的散射參數進行對比驗證，若不符合，則根據驗證結果修正原始過孔模型庫，建立經過驗證的過孔模型裝置庫。
7.一種高速信號通道過孔的仿真系統，其特徵在於，包括高速信號通道過孔的仿真裝置，所述裝置包括過孔分類模塊、用於根據板材類型信息以及板厚信息對過孔進行分類；原始過孔模型庫構建模塊，用於對所述分類後的過孔進行建模，建立原始過孔模型庫；過孔模型裝置庫構建模塊，用於對原始過孔模型庫進行仿真測試驗證，建立經過驗證的過孔模型裝置庫；仿真模塊，用於利用所述過孔模型裝置庫形成實際的過孔仿真模型進行仿真。
8.如權利要求7所述的高速信號通道過孔的仿真系統，其特徵在於，所述原始過孔模型庫構建模塊構建的原始過孔模型庫包括過孔的固定參數信息以及可變參數信息，其中所述固定參數信息包括板材類型信息以及板厚信息，所述可變參數信息包括過孔的孔徑參數、鍍銅厚度參數、過孔的出線層參數、過孔的有用部分參數、殘樁長度參數以及過孔的背鑽深度參數。
9.如權利要求7所述的高速信號通道過孔的仿真系統，其特徵在於，所述過孔模型裝置庫構建模塊對原始過孔模型庫進行仿真測試驗證，建立經過驗證的過孔模型裝置庫的方法包括；針對分類後的一類過孔測試得到一組含有該類過孔的高速信號通道的散射參數； 調整原始過孔模型庫中對應的過孔的可變參數信息，使其與所述高速信號通道中的過孔參數信息一致，仿真得到過孔的散射參數；將仿真得到的過孔的散射參數與高速信號通道中其他無源部件的散射參數進行整合， 得到完整的高速信號通道的無源散射參數；將無源散射參數與測試得到的高速信號通道的散射參數進行對比驗證，若不符合，則根據驗證結果修正原始過孔模型庫，建立經過驗證的過孔模型裝置庫。
全文摘要
本發明公開了一種高速信號通道過孔的仿真方法、裝置及系統，所述方法包括根據板材類型信息以及板厚信息對過孔進行分類；對所述分類後的過孔進行建模，建立原始過孔模型庫；對原始過孔模型庫進行仿真測試驗證，建立經過驗證的過孔模型裝置庫；利用所述過孔模型裝置庫形成實際的過孔仿真模型進行仿真。採用本發明提供的所述高速信號通道過孔的仿真方法、裝置及系統，與現有技術相比，達到了提升高速信號通道過孔仿真效率的效果，節省了高速信號無源通道仿真設計的時間，提高了仿真準確性。
文檔編號G06F17/50GK102364478SQ201110316240
公開日2012年2月29日 申請日期2011年10月17日 優先權日2011年10月17日
發明者孫安兵, 賈威 申請人:中興通訊股份有限公司