USB4的S參數處理方法

概述：USB ,DP, CNVI以及LPDDR4，LPDDR5等協議，在仿真的時候除了需要查看有源眼圖之外，往往還需要查看S參數的合規性。各種協議對于損耗的要求不盡相同，SerDes協議大多會要求插入損耗和回波損耗以及共?；夭〒p耗，遠端串擾等指標。本文從S參數處理出發，利用ADS的原理圖和DATA處理軟件，查看差模/共模S參數，旨在給大家分享一個方法。

1.單端差分參數的來源：

SerDes協議單端參數一般有兩個來源，對應不同的部件

(1)、FPC,FFC,CONN等器件的S參數主要來源于實際測試。利用網絡分析儀測試完成后直接保存為SnP格式的S參數模型即可。當然也可以用EMPro進行3D仿真提取S參數，但系統廠商一般不會自己做。

（2）、主板（MB）和DB主要來自于仿真軟件提取，例如ADS 中的SIPro/PIPro，我們也是利用ADS的SIPro/PIPro提取的，具體流程如下：

此時獲得的S參數有兩個問題需要解決：（1）ADS直接提取的S參數是單端的，需要轉化成差分進行查看，當然軟件可以自動將其轉化成差模進行查看。如下操作即可：

（2）ADS提取的只有主板或者與之連接的小板的S參數，需要查看整個鏈路的S參數需要將所有的S參數級聯到一起，整合成新的S參數查看，如下圖一個含Retimer的USB4的鏈路結構。

2.級聯S參數的一種方法

如上所講，需要將各部件的S參數整合到一起看整個鏈路的損耗值是多少dB,當然對于經驗豐富的工程師來講不聯合起來，也可以通過他們多年的豐富經驗簡單的相加關鍵頻點的S參數就可以判斷結果。我們只不過是提供一種方法，利用ADS中的Simulation-S-Param進行重新的整合提取.

(1)、導入已有所有的S參數，并將其正確地連接起來。步驟如下圖：

（2）、添加TermG 連接到對應的Port或者可以直接添加Balun4做差模S參數仿真。下面分別把兩種方法列舉了出來。

A.加TermG：

B.加Balun：

(3)、添S-PARAMETERS仿真器，并設置掃描條件，添加SPOutput可輸出SnP格式的S參數。

設置好之后掃描，在數據處理視窗中查看S參數結果。

3.數據處理視窗中的處理：

仿真后可進入數據處理視窗查看結果，并處理結果。首先可以查看單端仿真的結果：

USB4的協議里面要求的是差模損耗和共模損耗，首先需要將我們仿真的單端S參數轉化成差分S參數：

加入USB4的共?；負p標準：

可以看到在12G的時候差模的結果是Fail的,相差0.368dB需要優化。

下一步查看回損：

加入回損標準：

可以看到損耗是pass的，滿足協議要求。

補充：損耗標準的公式：

A1=-3.5+8.3*log10(freq/12/1E9)

SS=if(freq>=0&&freq<=3E9)then -8.5 else if(freq>=3e9&&freq<=12e9)then A1 else 0

分段函數利用if（……）then A，else 的語句與C語言比較相似。

總結：利用原理圖中的Simulation-S-Param可以很好的處理多級互聯S參數,仿真快速，查看方便。ADS提供的DATA處理視窗可以很好的利用函數進行差模共模轉換，并且快速的導入協議標準，查看仿真結果是否滿足協議要求。

另外仿真工程師一定要熟悉差/共模轉換的公式以及在Equation中編輯函數呈現協議標準的方法。

審核編輯：劉清