Journal of the Institute of Electronics and Information Engineers (전자공학회논문지)

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Signal Transmission Properties Improvement of Serial Advanced Technology Attachment Connector Using Analysis of Differential Impedance

차동 임피던스 분석을 사용한 SATA 커넥터의 신호 전달 특성 개선

  • Received : 2012.09.03
  • Published : 2013.02.25
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Abstract

In this work, signal transmission properties of SATA connector have been improved using its differential impedance calculation and its design revision to closer impedance matching. Using 3 dimensional electromagnetic field simulator, the differential mode S-parameter was calculated to investigate its signal fidelity. The differential impedance is calculated from the equation of the odd mode impedance with inductance, capacitance, mutual inductance, and mutual capacitance. The differential impedance of SATA connector was calculated to be $107.3{\Omega}$ and did not meet the design specification with $100{\Omega}{\pm}5%$. In order to achieve its impedance range and improve its signal transmission properties, SATA connector's design has been revised with two different directions and analyzed through the calculation of differential impedance, differential reflection loss, and differential insertion loss.

본 논문에서는 SATA(Serial Advanced Technology Attachment) 커넥터의 차동 임피던스 계산 방법을 적용하여 설계 변경 방법을 제안하고 신호 전달 특성을 개선하였다. 3차원 FEM(Finite Elements Method) 전자기장(Electromagnetic Field) 시뮬레이터를 이용하여 SATA 커넥터의 차동 모드 S-파라미터를 계산하고, 신호 전달 특성을 분석한다. 차동 임피던스는 Odd mode 임피던스를 이용하여 계산되므로 인덕턴스, 커패시턴스, 상호 인덕턴스, 상호 커패시턴스 값이 필요하다. 따라서 시뮬레이터를 이용하여 SATA 커넥터의 각각의 값을 추출하여 차동 임피던스를 계산하였고, 이 값은 $107.3{\Omega}$으로 설계 사양을 만족하지 못하였다. 신호 전달 특성 개선을 위해서 SATA 커넥터의 핀을 $d_x$, $d_y$ 방향으로 설계 변경하고, 각 경우의 신호 전달특성과 차동 임피던스를 분석하였다. $d_y=0.1mm$의 경우에서 신호 전달 특성이 가장 우수하게 나타났고, 차동 임피던스가 $98.7{\Omega}$으로 정합되었다. 이때, 반사손실은 1.5 GHz에서 15 dB 개선되었다.

Keywords

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