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（1）在ADS中新建工程文件，命名为TDR_demo_wrk。在本工程中，仅需要用到模拟/RF库。注意，选择Layout的单位为mil。
（2）在主窗口中，新建一个原理图，并命名为TDR_demo。在原理图中插入双面板层叠模型，如图3-2所示。
图3-2 插入双面板层叠模型
修改其介电常数（Er=4.2）、介质厚度（H=28.8 mil）、损耗角正切（TanD=0.02）、金属厚度（T=1.6mil）及电导率（Cond=5.8e7），如图3-3所示。
图3-3 设置面板层叠模型参数
（3）从多层传输线模型库（TLines-Multilayer）插入微带线模型并修改其长度及宽度，如图3-4所示。
图3-4 插入微带线模型
插入另外两段传输线模型，参数设置如图3-5所示。
图3-5 设置微带线模型
（4）从时域源中插入脉冲源，并设置参数，如图3-6所示。
图3-6 插入脉冲源模型
（5）按图3-7所示将脉冲源、传输线进行连接，并在传输线前后串联50赘电阻。
图3-7 构建完整测试微带线模型
设置三个测试节点：脉冲源电压Vscr、近端电压V1及远端电压V2，如图3-8所示。
图3-8 设置测试节点
（6）如图3-9所示，加入瞬态仿真控制器，并设置最大采样时间为Trise/2 nsec：
图3-9 设置瞬态仿真控制器
如图3-10所示，插入变量Trise，并定义其数值。
图3-10 插入变量
完成后的原理图如图3-11所示。
图3-11 完整仿真原理图
（7）运行仿真后，在结果显示中加入三个节点的电压波形进行观察，如图3-12 所示。从反射信号V1可以看到信号链路中的容性及感性部分。
图3-12 电压节点仿真结果
在原理图中能够使用传输线模型库中的基本元件构建信号路径，并使用瞬态仿真控制器来对信号走线的阻抗不连续性进行模拟。
（1）将原理图另存为TDR demo EM，并删除掉仿真控制器等，仅保留传输线模型。在传输线模型前后加入两个端口（见图3-13）。
图3-13 为传输线模型添加端口
在Layout菜单下选择Generate/Update Layout，更新对应的版图（见图3-14）。
在弹出的窗口中，直接单击OK按钮，ADS软件会创建原理图对应的版图（见图3-15）。
（2）此时的版图，仅有传输线形状，并没有层叠文件与之对应。故需要添加层叠文件。单击层叠编辑器，系统会提示没有对应的层叠文件（见图3-16）。
图3-14 从原理图创建版图
图3-15 新生成的版图
图3-16 添加层叠文件
新添加一个层叠，命名为substrate1。由于在原理图中已经定义了双层传输线层叠，故在层叠编辑器中只需要导入原理图中的层叠设置即可（见图3-17）。
从TDR demo EM的原理图文件中导入层叠信息（见图3-18）。
图3-17 从原理图导入层叠文件
图3-18 选择对应层叠文件
创建好的层叠如图3-19所示。将鼠标放到介质或金属层上可以观察设置的参数。
（3）回到版图窗口，在菜单栏中选择电磁场仿真设置（见图3-20）。
由于仿真对象的电尺寸较小，不考虑辐射情况，可以选择仿真器为Momentum RF以提高仿真速度。设置仿真频率从直流至5 GHz（见图3-21）。
在模型选项卡中选择“仿真开始后创建对应EM模型”，保存EM仿真设置后，开始进行电磁场仿真（见图3-22）。
图3-19 观察层叠文件
图3-20 选择电磁场仿真设置
图3-21 设置仿真频率
（4）新建一原理图，命名为TDR_EM_cosim，如图3-23所示，在ADS主窗口中使用鼠标将选中TDR demo EM单元，拖入到新建的原理图中。此时系统会提示没有对应的符号，是否需要创建一个对应符号，选择Yes。
在创建符号窗口中，Source View选项选择layout，Symbol Type选项选择Look-akike，适当缩放其大小以和原理图中其他元件匹配，单击OK按钮就可以创建基于版图外形的符号（见图3-24）。
图3-22 设置电磁场模型
图3-23 添加版图仿真单元至新建原理图
图3-24 设置版图仿真单元符号
插入电磁场仿真元件后，再加入脉冲激励源、对应的源阻抗及负载阻抗，并加入观察节点（见图3-25）。
图3-25 完整仿真原理图
（5）单击原理图窗口中的
图标，选择电磁场仿真元件调用的视图为emModel，即电磁场仿真结果（见图3-26）。
图3-26 选择电磁场仿真模型
在原理图Simulate/Simulation Settings菜单中，对仿真的数据库进行设置，命名为TDR_EM_5GHz_cosim。单击Simulate，运行仿真并观察仿真结果（见图3-27）。
图3-27 电压节点仿真结果
（6）尝试将电磁场仿真元件的仿真频率改得高一些。在原理图中选中元件后单击Push Into Hierachy（见图3-28）。
图3-28 进入电磁场模型底层
对emModel设置进行编辑，如图3-29所示。
图3-29 编辑emModel设置
将仿真频率上限改为10GHz，如图3-30所示。
图3-30 更改仿真频率
关闭设置窗口并回到原理图，在仿真设置中更改仿真数据库为：TDR_EM_10 GHz_cosim（见图3-31）。
图3-31 更改仿真数据库名字
仿真结果中纹波会比较小，如图3-32 所示。在使用电磁场仿真器对传输线进行仿真时，需要确定仿真频率范围大于1/（0.35×上升沿时间）。对于0.038 nsec上升沿时钟的脉冲信号而言，对应的电磁场仿真最低频率需要满足大于 0.35*（1/0.038*10 e-9）即9.21 GHz。
（7）在结果显示窗口中编辑公式，显示仿真获得的传输线阻抗，如图3-33 所示。Ref是反射系数，为反射波形比上入射波形。
图3-32 电压节点仿真结果
在数据显示窗口中插入新编辑的公式，如图3-34所示。
可以获得更加直观的传输线阻抗，如图3-35所示。
图3-33 编辑TDR阻抗公式
图3-34 插入TDR阻抗公式
图3-35 传输线阻抗仿真结果
在本小节中，使用Momentum对传输线版图进行电磁场仿真，并加入阻抗计算公式，获得传输线的TDR阻抗，对传输线的阻抗进行直观显示。
在实际的信号通道中，信号不仅在PCB上进行传输，也常常通过接插件，在不同板间进行传输。在本例中，以使用Samtec YFT/YFW系列连接器为例，来说明如何进行整个传输通道的TDR仿真。图3-36所示为YFT/YFW系列连接器分别表贴在PCB上及配合后的照片。
图3-36 Samtec连接器
（1）可以从Samtec官网下载YFT/YFW系列连接器的三维实体模型，将其导入EMPro。附件中对应的模型为YFS-20-03-X-05-SB.step及YFW-20-07-X-05-SB.step。图3-37为YFS（母头）系列连接器的正反面三维视图。可以看出，其使用焊球和PCB上的焊盘进行电气连接。
图3-37 Samtec YFS系列连接器三维视图
图3-38所示为YFW（公头）系列连接器的三维视图。模型精细描述了连接器的机械结构。图3-39中为YFS系列连接器中的插针套筒以及与其配合的焊球。
（2）Samtec公司在其官网给出了YFT/YFW系列连接器的推荐Layout焊盘图，其定义了焊盘阵列尺寸及过孔位置等，如图3-40所示。
图3-38 Samtec YFW系列连接器三维视图
图3-39 焊球模型三维视图
图3-40 推荐Layout图
在ADS中依照参考设计进行焊盘及过孔阵列设计（见图3-41）。附件Samtec_footprint_wrk工作区中的设计YFT FYW_footprint_full已经完成了相应的参考设计。
图3-41 在ADS中实现焊盘及过孔Layout
在ADS的层叠编辑器中，按照真实的层叠情况进行设置（见图3-42）。
图3-42 Layout层叠设置
（3）连接器通过焊球焊接到PCB上时，焊球会有一定的形变。在中ADS中可以使用形变的焊球模型准确表征实际焊球。
在ADS中可以直接调用EMPro生成的三维焊球模型。在ADS主菜单中，选择Design-Kits/Manage Libraries，添加EMPro安装目录下的Example/BasicComponentsForADS文件夹做为ADS的库（见图3-43）。
图3-43 添加EMPro基本元件库
将Solder Ball Array拖入截取的部分版图中（见图3-44）。
图3-44 加入过孔阵列至PCB Layout
如图3-45所示设置焊球参数。将焊球和Layout进行配合。使用焊球阵列模型，可以描绘受到应力变形后的焊球形状，如图3-46所示。
在3 D预览器中确定焊球和焊盘的配合后，在EM设置中可以直接将焊盘和电路板的实体模型及材料、端口、边界调节等导出至EMPro。在导出过程中，需要设定EMPro的安装路径。导入EMPro的模型如图3-47所示。
图3-45 焊球阵列参数设置
图3-46 形变的焊球模型
图3-47 导入EMPro的PCB及焊球模型
（4）在EMPro 中，将 YFT/YFW 系列接插件进行配合，并进行对应材料设置，如图3-48所示。接插件在使用时，每一个信号旁边会有参考地。在进行TDR仿真时，不需要对所有信号传输路径进行仿真，选取其中的几对信号及参考地进行评估即可。截取模型的一部分作为仿真对象，如图3-49所示。
图3-48 配合后的连接器
图3-49 截取部分连接器模型
为实现连接器和PCB及焊球的精确配合，在EMPro中使用locator来进行精确定位，如图3-50所示。通过分别在PCB中焊球上及连接器上设置locator，再使其重合，能够实现三维实体模型的准确配合。图3-51所示为发射及接收PCB以及中间的连接器。
图3-50 使用locator对连接器及PCB进行精确定位
图3-51 完整信号传输通道
（5）工程文件YFS_YFW_w_PCB.ep为设置好的示例文档。在EMPro中直接使用TDR阶跃信号进行激励，可以获得整个信号传输路径的阻抗。由于信号以差分形式传输，故特性阻抗应该在100赘左右。但是从TDR仿真结果可以看到，连接器引入了较强的感性及容性，如图3-52所示。
图3-52 连接器TDR仿真结果
仿真时，分别设置PCB上的接收端口为100赘负载及短路，能够非常明确地对TDR仿真的终点进行定位。
【总结】
在本实例中，通过传输线及传输线和高速连接器的TDR仿真来说明TDR仿真的基本原理及仿真流程。设计师能够使用TDR仿真器对信号传输通道的阻抗匹配情况进行直观分析和故障定位。