[發明專利]一種針對遠端串擾噪聲的消除電路設計方法

有效

• 申請號: 201611167444.X
• 申請日: 2016-12-16
• 公開（公告）號: CN106844850B
• 公開（公告）日: 2020-02-18
• 發明（設計）人: 王世山;婁千層;高欣欣
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G06F30/30
• 分類號: G06F30/30
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 朱小兵;劉莎

本發明公開了一種針對線束遠端串擾噪聲的消除電路設計方法，屬于抑制信號噪聲的領域。本發明解決在弱耦合條件下，多導體傳輸線的遠端串擾噪聲對信號完整性的影響。采用的技術方案為：提取傳輸線的電磁參數，根據推導出的遠端串擾噪聲與近端信號源的關系式，得到相應的傳遞函數，通過網絡綜合，在近似的條件下將擬合出的網絡加載在傳輸線末端干擾線與受擾線之間，從而達到消除或一定程度抑制串擾的作用。

技術領域

本發明涉及一種針對遠端串擾噪聲的消除電路設計方法，屬于抑制信號串擾噪聲領域。

背景技術

隨著電氣電子設備向著小型化和高頻化發展，數據傳輸速率和時鐘速度在穩步提高。然而，近距離和高頻率給傳輸線帶來了不利的近場干擾—串擾。所謂串擾，是指相互靠近的傳輸線之間無意的電磁耦合。在有限的空間內，大量傳輸線內的電磁能量以噪聲的形式相互流動，造成系統內部的相互干擾，這會嚴重影響電氣設備的電磁兼容性。

目前串擾抑制的方法有很多，有的抑制方法出于改變傳輸線結構或耦合參數的原理，例如屏蔽和雙絞結構；有的方法根據不同頻率的信號，設計無源的濾波器作為串擾的抑制手段；還可以通過信道編碼的角度減少串擾對信號完整性的影響。

美國Brian Young教授所著《數字信號完整性：互連、封裝的建模與仿真》一書，關于信號完整性的部分，在對傳輸線的串擾信號的分析中，將串擾信號分為容性耦合和感性耦合兩部分。其中，容性耦合主要通過傳輸線之間的互容耦合而來，感性耦合則主要通過傳輸線之間的互感耦合而來。分別分析容性耦合和感性耦合的信號并聯立，在忽略干擾線傳輸損耗的假設前提下，可以得到受擾線遠端總串擾信號與干擾線近端電壓的關系式。從該表達式出發，考慮在干擾線和受擾線遠端端口間設置一個具有特定傳遞函數的無源網絡，使得該傳遞函數與傳輸線總串擾所構成的傳遞函數符號相反，從而抵消串擾信號，達到串擾抑制的目的。

發明內容

為了消除傳輸線遠端串擾噪聲，本發明提供一種針對遠端串擾噪聲的消除電路設計方法。當消除電路的傳遞函數在一定頻率范圍內近似等于遠端串擾噪聲的傳遞函數的負值時，根據信號疊加原理，通過消除電路傳輸的信號能夠與串擾噪聲相互抵消。

本發明為解決上述技術問題采用以下技術方案：

本發明提供一種針對遠端串擾噪聲的消除電路設計方法，包括以下步驟：

步驟1，提取傳輸線的電磁參數矩陣，再根據傳輸線的電磁參數矩陣得到受擾線遠端串擾噪聲與近端信號源的關系式；

步驟2，根據受擾線遠端串擾噪聲與近端信號源的關系式，得到遠端串擾信號的傳遞函數；

步驟3，在干擾線與受擾線遠端之間添加消除電路，使得消除電路的傳遞函數與遠端串擾信號的傳遞函數相互抵消，從而消除遠端串擾。

作為本發明的進一步優化方案，步驟3中所述消除電路為RC或RL無源網絡。

作為本發明的進一步優化方案，步驟3中所述消除電路的傳遞函數H(ω)＝-H_sf(ω)，其中，H_sf(ω)為遠端串擾信號的傳遞函數。

作為本發明的進一步優化方案，步驟2中所述遠端串擾信號的傳遞函數其中，l為傳輸線的長度，Z₀為傳輸線的特征阻抗，C_m為傳輸線間的單位長度耦合電容，L_m為傳輸線間的單位長度耦合電感。

作為本發明的進一步優化方案，步驟1中根據傳輸線的實際結構進行建模仿真，利用電磁參數提取工具提取傳輸線的電磁參數矩陣。

本發明采用以上技術方案與現有技術相比，具有以下技術效果：本發明一種針對遠端串擾的消除電路設計方法，能夠消除傳輸線遠端串擾噪聲。當消除電路的傳遞函數在一定頻率范圍內近似等于遠端串擾噪聲的傳遞函數的負值時，根據信號疊加原理，通過消除電路傳輸的信號能夠與串擾噪聲相互抵消。