pcb調(diào)試六類模塊技術(shù)
來源：龍人計算機(jī)研究所 作者：站長 時間：2011-06-29 09:32:26
1、執(zhí)行尺度及對于重要指標(biāo)的定義
六類模塊執(zhí)行尺度是 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）：因為傳輸通道阻抗存在，它會跟著信號頻率增加，而使信號的高頻分量衰減加大，衰減不僅與信號的頻率有關(guān)，也與傳輸間隔有關(guān)。跟著長度的增加，信號衰減也跟著增加。用單位長度上信號沿傳輸通道損失的數(shù)目來度量，表示源發(fā)射端信號傳遞到接收端信號強(qiáng)度的比率。
回波損耗(Return Loss)：因為產(chǎn)品中阻抗發(fā)生變化，就會產(chǎn)生局部的震蕩，造成信號反射。被反射到發(fā)送真?zhèn)�一部門能量會形成噪聲，導(dǎo)致信號失真，降低傳輸機(jī)能。如全雙工的千兆網(wǎng)，會將反射信號誤以為是收到的信號而引起有用信號的波動，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，傳輸信號越完整，在通道上的噪聲越小。回波損耗RL的計算公式：回波損耗=發(fā)射信號÷反射信號。
在設(shè)計中，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線路的層間間隔不平均、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，都會引起回波損耗參數(shù)變化。
近端串?dāng)_（NEXT）： NEXT是指在一對傳輸線路中，一對線對另一對線的信號耦合，也就是說，當(dāng)一條線對發(fā)送信號時在另一條相鄰的線對收到的信號。這種串?dāng)_信號主要是因為鄰近繞對通過電容或電感耦合過來的。
如何減少電容或電感耦合過來的信號,或者通過補(bǔ)償?shù)霓k法,抵消、減弱其干擾信號,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)韓國某公司超六類模塊PCB試制過程的解釋，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)，以計算機(jī)輔助設(shè)計為依據(jù)，很快達(dá)到預(yù)期的效果。
在我們海內(nèi)進(jìn)行的六類模塊PCB設(shè)計中，主要以線路對角補(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外漏現(xiàn)象
信號在鏈路上，會發(fā)生相互間的信號干涉現(xiàn)象。為了防止信號干涉現(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�。扭繞結(jié)構(gòu)固然會造成信號間的相位變化，同時，增大了線路上的信號衰減。這個結(jié)構(gòu)稱之為非屏蔽結(jié)構(gòu)(UTP)。4對平衡雙絞線中每對線的絞距不同，就是為了達(dá)到這個目的。
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)生的信號干擾現(xiàn)象,即串?dāng)_,解決串?dāng)_題目,是進(jìn)行高速通訊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傳輸時是產(chǎn)生障礙和故障的題目點(diǎn),通過解決這些題目,是進(jìn)行高速通訊用連接件制造的核心技術(shù)。
3.2 模塊與插頭產(chǎn)生信號外漏的解釋
在模塊與插頭中的連接線路中，插頭內(nèi)的每對連接端子也是平衡線路。
平衡線路中導(dǎo)體產(chǎn)生信號外漏及阻抗的損耗。
阻礙通訊的最大因素是信號外漏。
外漏題目的解決方法可通過研究E場和H場，或從研究反向衰減的方法中尋找解決方案，這是高速通訊用連接件制造的核心技術(shù)。
3.3 E場和H場
平衡線路上所發(fā)生的信號干擾，即電磁場干擾，可通過E場和H場的分布進(jìn)行描述。
電子通訊線路測試的主要參數(shù)是掃頻下進(jìn)行的相關(guān)丈量。在這個頻率信號上附加語音或數(shù)據(jù)包進(jìn)行傳輸,傳輸速度要求越高, 頻率越快。
3.4 信號外漏的解決方法
解釋產(chǎn)生題目的插座信號外漏現(xiàn)象，最基本的方法是根據(jù)電感和電容所發(fā)生的信號外漏仿真圖，在信號集中區(qū)域收集信號并進(jìn)行返送。以下圖表是將IDC端子處的外漏信號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，從而解決外漏的題目。
設(shè)計中，耦合電容的設(shè)計是樞紐參數(shù)，與其耦合線路的長度、線間間隔、寬度、補(bǔ)償線路布置等有關(guān)。
考慮到六類系統(tǒng)采用4對線同時傳輸信號，必定對其產(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)行計算機(jī)仿真，進(jìn)行補(bǔ)償線路設(shè)計。下圖是設(shè)計超六類線路板時進(jìn)行的計算機(jī)模擬以及進(jìn)行的線路設(shè)計過程。
3.5海內(nèi)同行一般進(jìn)行的六類模塊試制過程
海內(nèi)同行一般進(jìn)行的六類模塊過程，主要在確定主干回路后，進(jìn)行補(bǔ)償回路的設(shè)計，進(jìn)行了大量的方案設(shè)計和樣品制作，在補(bǔ)償線路、PCB層間結(jié)構(gòu)基本確定后，后續(xù)工作主要是通過工藝的改進(jìn)進(jìn)步機(jī)能。
主要調(diào)整的參數(shù)有：
�、� 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、相對間隔；
�、� 采用對角補(bǔ)償方式，調(diào)整每線對與其它線對的補(bǔ)償，包括補(bǔ)償線路位置分布、補(bǔ)償線路長度與寬度、補(bǔ)償線路間隙等；
�、� 對于PCB加工廠工藝參數(shù)的調(diào)整。
六類模塊執(zhí)行尺度是 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）：因為傳輸通道阻抗存在，它會跟著信號頻率增加，而使信號的高頻分量衰減加大，衰減不僅與信號的頻率有關(guān)，也與傳輸間隔有關(guān)。跟著長度的增加，信號衰減也跟著增加。用單位長度上信號沿傳輸通道損失的數(shù)目來度量，表示源發(fā)射端信號傳遞到接收端信號強(qiáng)度的比率。
回波損耗(Return Loss)：因為產(chǎn)品中阻抗發(fā)生變化，就會產(chǎn)生局部的震蕩，造成信號反射。被反射到發(fā)送真?zhèn)�一部門能量會形成噪聲，導(dǎo)致信號失真，降低傳輸機(jī)能。如全雙工的千兆網(wǎng)，會將反射信號誤以為是收到的信號而引起有用信號的波動，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，傳輸信號越完整，在通道上的噪聲越小。回波損耗RL的計算公式：回波損耗=發(fā)射信號÷反射信號。
在設(shè)計中，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線路的層間間隔不平均、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，都會引起回波損耗參數(shù)變化。
近端串?dāng)_（NEXT）： NEXT是指在一對傳輸線路中，一對線對另一對線的信號耦合，也就是說，當(dāng)一條線對發(fā)送信號時在另一條相鄰的線對收到的信號。這種串?dāng)_信號主要是因為鄰近繞對通過電容或電感耦合過來的。
如何減少電容或電感耦合過來的信號,或者通過補(bǔ)償?shù)霓k法,抵消、減弱其干擾信號,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)韓國某公司超六類模塊PCB試制過程的解釋，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)，以計算機(jī)輔助設(shè)計為依據(jù)，很快達(dá)到預(yù)期的效果。
在我們海內(nèi)進(jìn)行的六類模塊PCB設(shè)計中，主要以線路對角補(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外漏現(xiàn)象
信號在鏈路上，會發(fā)生相互間的信號干涉現(xiàn)象。為了防止信號干涉現(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�。扭繞結(jié)構(gòu)固然會造成信號間的相位變化，同時，增大了線路上的信號衰減。這個結(jié)構(gòu)稱之為非屏蔽結(jié)構(gòu)(UTP)。4對平衡雙絞線中每對線的絞距不同，就是為了達(dá)到這個目的。
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)生的信號干擾現(xiàn)象,即串?dāng)_,解決串?dāng)_題目,是進(jìn)行高速通訊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傳輸時是產(chǎn)生障礙和故障的題目點(diǎn),通過解決這些題目,是進(jìn)行高速通訊用連接件制造的核心技術(shù)。
3.2 模塊與插頭產(chǎn)生信號外漏的解釋
在模塊與插頭中的連接線路中，插頭內(nèi)的每對連接端子也是平衡線路。
平衡線路中導(dǎo)體產(chǎn)生信號外漏及阻抗的損耗。
阻礙通訊的最大因素是信號外漏。
外漏題目的解決方法可通過研究E場和H場，或從研究反向衰減的方法中尋找解決方案，這是高速通訊用連接件制造的核心技術(shù)。
3.3 E場和H場
平衡線路上所發(fā)生的信號干擾，即電磁場干擾，可通過E場和H場的分布進(jìn)行描述。
電子通訊線路測試的主要參數(shù)是掃頻下進(jìn)行的相關(guān)丈量。在這個頻率信號上附加語音或數(shù)據(jù)包進(jìn)行傳輸,傳輸速度要求越高, 頻率越快。
3.4 信號外漏的解決方法
解釋產(chǎn)生題目的插座信號外漏現(xiàn)象，最基本的方法是根據(jù)電感和電容所發(fā)生的信號外漏仿真圖，在信號集中區(qū)域收集信號并進(jìn)行返送。以下圖表是將IDC端子處的外漏信號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，從而解決外漏的題目。
設(shè)計中，耦合電容的設(shè)計是樞紐參數(shù)，與其耦合線路的長度、線間間隔、寬度、補(bǔ)償線路布置等有關(guān)。
考慮到六類系統(tǒng)采用4對線同時傳輸信號，必定對其產(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)行計算機(jī)仿真，進(jìn)行補(bǔ)償線路設(shè)計。下圖是設(shè)計超六類線路板時進(jìn)行的計算機(jī)模擬以及進(jìn)行的線路設(shè)計過程。
3.5海內(nèi)同行一般進(jìn)行的六類模塊試制過程
海內(nèi)同行一般進(jìn)行的六類模塊過程，主要在確定主干回路后，進(jìn)行補(bǔ)償回路的設(shè)計，進(jìn)行了大量的方案設(shè)計和樣品制作，在補(bǔ)償線路、PCB層間結(jié)構(gòu)基本確定后，后續(xù)工作主要是通過工藝的改進(jìn)進(jìn)步機(jī)能。
主要調(diào)整的參數(shù)有：
�、� 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、相對間隔；
�、� 采用對角補(bǔ)償方式，調(diào)整每線對與其它線對的補(bǔ)償，包括補(bǔ)償線路位置分布、補(bǔ)償線路長度與寬度、補(bǔ)償線路間隙等；
�、� 對于PCB加工廠工藝參數(shù)的調(diào)整。
