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前言 六類模塊的核心部件是線路板，它的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)、制作工藝，基本上決定了產(chǎn)品的性能指標(biāo)。國(guó)內(nèi)的同行在設(shè)計(jì)其PCB時(shí)，往往對(duì)于其失效機(jī)理理解不透徹，導(dǎo)致產(chǎn)品性能指標(biāo)不夠高或不能滿足要求。 本文章根據(jù)某外國(guó)公司綜合布線專家的講課內(nèi)容以及自己實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行整理。對(duì)于CAt6、超CAT6+ 產(chǎn)品的PCB試制，具有重要的參考價(jià)值。 關(guān)鍵詞：插入損耗、回波損耗、近端串?dāng)_、信號(hào)外漏、補(bǔ)償 1、執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)及對(duì)于重要指標(biāo)的定義 六類模塊執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)是 EIA/TIA 568B.2-1，其中最重要的參數(shù)是插入損耗、回波損耗、近端串?dāng)_等。 插入損耗（Insert Loss）：由于傳輸通道阻抗存在，它會(huì)隨著信號(hào)頻率增加，而使信號(hào)的高頻分量衰減加大，衰減不僅與信號(hào)的頻率有關(guān)，也與傳輸距離有關(guān)。隨著長(zhǎng)度的增加，信號(hào)衰減也隨著增加。用單位長(zhǎng)度上信號(hào)沿傳輸通道損失的數(shù)量來(lái)度量，表示源發(fā)射端信號(hào)傳遞到接收端信號(hào)強(qiáng)度的比率。 回波損耗(Return Loss)：由于產(chǎn)品中阻抗發(fā)生變化，就會(huì)產(chǎn)生局部的震蕩，造成信號(hào)反射。被反射到發(fā)送端的一部分能量會(huì)形成噪聲，導(dǎo)致信號(hào)失真，降低傳輸性能。如全雙工的千兆網(wǎng)，會(huì)將反射信號(hào)誤認(rèn)為是收到的信號(hào)而引起有用信號(hào)的波動(dòng)，造成混亂。反射的能量越少，意味著通道采用的線路的阻抗一致性越好，傳輸信號(hào)越完整，在通道上的噪聲越小。回波損耗RL的計(jì)算公式：回波損耗=發(fā)射信號(hào)÷反射信號(hào)。 在設(shè)計(jì)中，保證阻抗的全線路一致性，以及與100歐姆阻抗的六類線纜配合，是解決回波損耗參數(shù)失效的途徑。 例如PCB線路的層間距離不均勻、傳輸線路銅導(dǎo)體截面變化、模塊內(nèi)的導(dǎo)體與六類線纜導(dǎo)體不匹配等，都會(huì)引起回波損耗參數(shù)變化。 近端串?dāng)_（NEXT）： NEXT是指在一對(duì)傳輸線路中，一對(duì)線對(duì)另一對(duì)線的信號(hào)耦合，也就是說(shuō)，當(dāng)一條線對(duì)發(fā)送信號(hào)時(shí)在另一條相鄰的線對(duì)收到的信號(hào)。這種串?dāng)_信號(hào)主要是由于臨近繞對(duì)通過(guò)電容或電感耦合過(guò)來(lái)的。 如何減少電容或電感耦合過(guò)來(lái)的信號(hào),或者通過(guò)補(bǔ)償?shù)霓k法,抵消、減弱其干擾信號(hào),使其不能產(chǎn)生駐波,是解決該參數(shù)失效的主要辦法。 2、核心技術(shù)以及失效機(jī)理 下述內(nèi)容主要根據(jù)韓國(guó)某公司超六類模塊PCB試制過(guò)程的解釋，具有很重要的參考意義。在模塊的試制階段，用理論做指導(dǎo)，以計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)為依據(jù)，很快達(dá)到預(yù)期的效果。 在我們國(guó)內(nèi)進(jìn)行的六類模塊PCB設(shè)計(jì)中，主要以線路對(duì)角補(bǔ)償理論做依據(jù)，進(jìn)行大量的試制工作,也同樣可以達(dá)到預(yù)期的效果。下述理論作為參考。 3.1 模塊與插頭引起的信號(hào)外漏現(xiàn)象 信號(hào)在鏈路上，會(huì)發(fā)生相互間的信號(hào)干涉現(xiàn)象。為了防止信號(hào)干涉現(xiàn)象，在平衡鏈路中導(dǎo)體進(jìn)行扭繞，達(dá)到平衡傳輸?shù)哪康摹Ｅだ@結(jié)構(gòu)雖然會(huì)造成信號(hào)間的相位變化，同時(shí)，增大了線路上的信號(hào)衰減。這個(gè)結(jié)構(gòu)稱之為非屏蔽結(jié)構(gòu)(UTP)。4對(duì)平衡雙絞線中每對(duì)線的絞距不同，就是為了達(dá)到這個(gè)目的。 線纜尾端使用模塊化的連接件,即信息模塊,形成連接件和接插件之間的相連,相互連接區(qū)內(nèi)形成導(dǎo)體之間進(jìn)行的平衡結(jié)構(gòu),即六類系統(tǒng)的永久鏈路。在永久鏈路內(nèi)產(chǎn)生了在平衡線路所發(fā)生的信號(hào)干擾現(xiàn)象,即串?dāng)_,解決串?dāng)_問(wèn)題,是進(jìn)行高速通信用連接件制造的核心技術(shù)。 在接觸端子之間產(chǎn)生接觸損失,也因此所產(chǎn)生衰減、反射損失等現(xiàn)象。這種損失在高速信號(hào)傳輸時(shí)是產(chǎn)生障礙和故障的問(wèn)題點(diǎn),通過(guò)解決這些問(wèn)題,是進(jìn)行高速通信用連接件制造的核心技術(shù)。 3.2 模塊與插頭產(chǎn)生信號(hào)外漏的解釋 在模塊與插頭中的連接線路中，插頭內(nèi)的每對(duì)連接端子也是平衡線路。 平衡線路中導(dǎo)體產(chǎn)生信號(hào)外漏及阻抗的損耗。 阻礙通信的最大因素是信號(hào)外漏。 外漏問(wèn)題的解決方法可通過(guò)研究E場(chǎng)和H場(chǎng)，或從研究反向衰減的方法中尋找解決方案，這是高速通信用連接件制造的核心技術(shù)。 3.3 E場(chǎng)和H場(chǎng) 平衡線路上所發(fā)生的信號(hào)干擾，即電磁場(chǎng)干擾，可通過(guò)E場(chǎng)和H場(chǎng)的分布進(jìn)行描述。 電子通信線路測(cè)試的主要參數(shù)是掃頻下進(jìn)行的相關(guān)測(cè)量。在這個(gè)頻率信號(hào)上附加語(yǔ)音或數(shù)據(jù)包進(jìn)行傳輸,傳輸速度要求越高, 頻率越快。 采用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，將這部分使用一些專用儀器查看。 3.4 信號(hào)外漏的解決方法 解釋產(chǎn)生問(wèn)題的插座信號(hào)外漏現(xiàn)象，最基本的方法是根據(jù)電感和電容所發(fā)生的信號(hào)外漏仿真圖，在信號(hào)集中區(qū)域收集信號(hào)并進(jìn)行返送。以下圖表是將IDC端子處的外漏信號(hào)以反方向耦合方式解決的仿真圖。 IDC端子處所接收的量如數(shù)返還，從而解決外漏的問(wèn)題。 設(shè)計(jì)中，耦合電容的設(shè)計(jì)是關(guān)鍵參數(shù)，與其耦合線路的長(zhǎng)度、線間距離、寬度、補(bǔ)償線路布置等有關(guān)。 考慮到六類系統(tǒng)采用4對(duì)線同時(shí)傳輸信號(hào)，必然對(duì)其產(chǎn)生綜合遠(yuǎn)端串繞和綜合遠(yuǎn)端串繞，考慮到所有的影響，進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真，進(jìn)行補(bǔ)償線路設(shè)計(jì)。下圖是設(shè)計(jì)超六類線路板時(shí)進(jìn)行的計(jì)算機(jī)模擬以及進(jìn)行的線路設(shè)計(jì)過(guò)程。 3.5國(guó)內(nèi)同行一般進(jìn)行的六類模塊試制過(guò)程 國(guó)內(nèi)同行一般進(jìn)行的六類模塊過(guò)程，主要在確定主干回路后，進(jìn)行補(bǔ)償回路的設(shè)計(jì)，進(jìn)行了大量的方案設(shè)計(jì)和樣品制作，在補(bǔ)償線路、PCB層間結(jié)構(gòu)基本確定后，后續(xù)工作主要是通過(guò)工藝的改進(jìn)提高性能。 主要調(diào)整的參數(shù)有： ① 層間間隙參數(shù)；銅箔厚度參數(shù)；8根主傳輸線路布置參數(shù)、8根主傳輸線路的寬度、相對(duì)距離； ② 采用對(duì)角補(bǔ)償方式，調(diào)整每線對(duì)與其它線對(duì)的補(bǔ)償，包括補(bǔ)償線路位置分布、補(bǔ)償線路長(zhǎng)度與寬度、補(bǔ)償線路間隙等； ③ 對(duì)于PCB加工廠工藝參數(shù)的調(diào)整。 |
