[发明专利]一种针对远端串扰噪声的消除电路设计方法

说明书

本发明公开了一种针对线束远端串扰噪声的消除电路设计方法，属于抑制信号噪声的领域。本发明解决在弱耦合条件下，多导体传输线的远端串扰噪声对信号完整性的影响。采用的技术方案为：提取传输线的电磁参数，根据推导出的远端串扰噪声与近端信号源的关系式，得到相应的传递函数，通过网络综合，在近似的条件下将拟合出的网络加载在传输线末端干扰线与受扰线之间，从而达到消除或一定程度抑制串扰的作用。

技术领域

本发明涉及一种针对远端串扰噪声的消除电路设计方法，属于抑制信号串扰噪声领域。

背景技术

随着电气电子设备向着小型化和高频化发展，数据传输速率和时钟速度在稳步提高。然而，近距离和高频率给传输线带来了不利的近场干扰—串扰。所谓串扰，是指相互靠近的传输线之间无意的电磁耦合。在有限的空间内，大量传输线内的电磁能量以噪声的形式相互流动，造成系统内部的相互干扰，这会严重影响电气设备的电磁兼容性。

目前串扰抑制的方法有很多，有的抑制方法出于改变传输线结构或耦合参数的原理，例如屏蔽和双绞结构；有的方法根据不同频率的信号，设计无源的滤波器作为串扰的抑制手段；还可以通过信道编码的角度减少串扰对信号完整性的影响。

美国Brian Young教授所著《数字信号完整性：互连、封装的建模与仿真》一书，关于信号完整性的部分，在对传输线的串扰信号的分析中，将串扰信号分为容性耦合和感性耦合两部分。其中，容性耦合主要通过传输线之间的互容耦合而来，感性耦合则主要通过传输线之间的互感耦合而来。分别分析容性耦合和感性耦合的信号并联立，在忽略干扰线传输损耗的假设前提下，可以得到受扰线远端总串扰信号与干扰线近端电压的关系式。从该表达式出发，考虑在干扰线和受扰线远端端口间设置一个具有特定传递函数的无源网络，使得该传递函数与传输线总串扰所构成的传递函数符号相反，从而抵消串扰信号，达到串扰抑制的目的。

发明内容

为了消除传输线远端串扰噪声，本发明提供一种针对远端串扰噪声的消除电路设计方法。当消除电路的传递函数在一定频率范围内近似等于远端串扰噪声的传递函数的负值时，根据信号叠加原理，通过消除电路传输的信号能够与串扰噪声相互抵消。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

本发明提供一种针对远端串扰噪声的消除电路设计方法，包括以下步骤：

步骤1，提取传输线的电磁参数矩阵，再根据传输线的电磁参数矩阵得到受扰线远端串扰噪声与近端信号源的关系式；

步骤2，根据受扰线远端串扰噪声与近端信号源的关系式，得到远端串扰信号的传递函数；

步骤3，在干扰线与受扰线远端之间添加消除电路，使得消除电路的传递函数与远端串扰信号的传递函数相互抵消，从而消除远端串扰。

作为本发明的进一步优化方案，步骤3中所述消除电路为RC或RL无源网络。

作为本发明的进一步优化方案，步骤3中所述消除电路的传递函数H(ω)＝-H_sf(ω)，其中，H_sf(ω)为远端串扰信号的传递函数。

作为本发明的进一步优化方案，步骤2中所述远端串扰信号的传递函数其中，l为传输线的长度，Z₀为传输线的特征阻抗，C_m为传输线间的单位长度耦合电容，L_m为传输线间的单位长度耦合电感。

作为本发明的进一步优化方案，步骤1中根据传输线的实际结构进行建模仿真，利用电磁参数提取工具提取传输线的电磁参数矩阵。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：本发明一种针对远端串扰的消除电路设计方法，能够消除传输线远端串扰噪声。当消除电路的传递函数在一定频率范围内近似等于远端串扰噪声的传递函数的负值时，根据信号叠加原理，通过消除电路传输的信号能够与串扰噪声相互抵消。