CST 电路仿真浅谈（三）
作者 | Wang Jieyu
在SI和EMI仿真中，差分信号以及差共模噪声是经常被提及的。本期就和各位CST的小伙伴们聊聊Mode Converter的前世今生。纵使在西安的城墙上曾经海誓山盟；遇到他，差模和共模也必将离析分崩。
下面就隆重请出今天的主角Mode Converter。
1、什么是Mode Converter
对于类似差分微带线、Cable双绞线等紧密耦合的线路，可以使用Mode Converter将一对差分和共模信号转换为一对单端信号，当然也可以从单端信号中得到其差分信号分量和共模信号分量。
单端口差分微带线正确的连接方法如下图所示。
在上述电路中，电压电流关系如下
VD = VP - VN,
VC = 1/2 (VP + VN),
ID = 1/2 (IP - IN),
IC =
IP +
IN.
公式虽然简单，但确实太单调了。仿真的意义就是让你的所有感官都联动起来，才能加深理解，印象深刻。
下图是典型的LVDS信号，分别描述了单端信号与差分信号分量和共模信号分量之间电压电流的换算关系。
2、使用Mode Converter仿真混合模式S参数
电路模型
电路连接方法如下图所示，其中
S2,1:差分模式传输
S3,3:共模反射
S4,1:差共模转换
在这里要注意的是，在使用Mode Converter时，要确保你所定义的端口阻抗是正确的。
参考阻抗
对于Mode Converter自身，并没有对所连接的模块或者外部端口定义任何默认的参考阻抗。这就需要人为去指定其参考阻抗（Reference Impedance）。对于单端参考阻抗与混合模式S参数之间最常用的关系如下：
ZD=2ZSE
ZC= 1/2 ZSE
由于该模型微带线单端阻抗为50Ω，因此其差分信号端口参考阻抗设置为100Ω，其共模端口参考阻抗设置为25Ω，如下图所示。
3、Mode Converter在波导端口上的应用
在某些情况下，当3D模型中使用波导端口进行模式激励时，同样可以使用Mode Converter。例如下图为差分同轴连接器，其中1(1)为Differential Mode；1(2)为Common Mode。
在Schematic中，可以将Mode Converter与波导端口相连接。在这里要注意连接方式，电路中波导端口奇模Pin（1(1)）与偶模Pin（1(2)）分别连接Mode Converter中的差分信号Pin（D）以及共模信号pin（C），如下图所示。
4、简单的S参数加减法
下面我们对S参数做个简单的后处理，来验证使用Mode Converter得到的混合模式S参数与公式计算的结果是否吻合。
这里仅验证一个公式：Sdd21=0.5*(S21-S23-S41+S43)
3D模型
电路模型
后处理
由于S参数是以实部+虚部的方式表示，因此S参数的加减法遵循实数域的加法规则，即实部与实部相加，虚部与虚部相加
结果对比
结论：从对比结果可知，使用Mode Converter得到的Sdd21与理论公式计算结果完全一致。
