分享:六類(lèi)模塊pcb調(diào)試技術(shù)
六類(lèi)模塊的核心部件是線(xiàn)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(mǎn)足要求。
本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/201710/366369.htm本文章根據(jù)某外國(guó)公司綜合布線(xiàn)專(zhuān)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。
1、執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)及對(duì)于重要指標(biāo)的定義
六類(lèi)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(xiàn)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?;夭〒p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(xiàn)路一致性,以及與100歐姆阻抗的六類(lèi)線(xiàn)纜配合,是解決回波損耗參數(shù)失效的途徑。
例如pcb線(xiàn)路的層間距離不均勻、傳輸線(xiàn)路銅導(dǎo)體截面變化、模塊內(nèi)的導(dǎo)體與六類(lèi)線(xiàn)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(xiàn)路中,一對(duì)線(xiàn)對(duì)另一對(duì)線(xiàn)的信號(hào)耦合,也就是說(shuō),當(dāng)一條線(xiàn)對(duì)發(fā)送信號(hào)時(shí)在另一條相鄰的線(xiàn)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(lèi)模塊pcb調(diào)試試制過(guò)程的解釋?zhuān)哂泻苤匾膮⒖家饬x。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(lèi)模塊pcb設(shè)計(jì)中,主要以線(xiàn)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?。扭繞結(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(xiàn)路上的信號(hào)衰減。這個(gè)結(jié)構(gòu)稱(chēng)之為非屏蔽結(jié)構(gòu)(UTP)。4對(duì)平衡雙絞線(xiàn)中每對(duì)線(xiàn)的絞距不同,就是為了達(dá)到這個(gè)目的。
線(xiàn)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(lèi)系統(tǒng)的永久鏈路。在永久鏈路內(nèi)產(chǎn)生了在平衡線(xiàn)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(xiàn)路中,插頭內(nèi)的每對(duì)連接端子也是平衡線(xiàn)路。
平衡線(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(zhuān)用儀器查看,失效模型。
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(xiàn)路的長(zhǎng)度、線(xiàn)間距離、寬度、補(bǔ)償線(xiàn)路布置等有關(guān)。
考慮到六類(lèi)系統(tǒng)采用4對(duì)線(xiàn)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(xiàn)路設(shè)計(jì)。下圖是設(shè)計(jì)超六類(lèi)線(xiàn)路板時(shí)進(jìn)行的計(jì)算機(jī)模擬以及進(jìn)行的線(xiàn)路設(shè)計(jì)過(guò)程。
3.5國(guó)內(nèi)同行一般進(jìn)行的六類(lèi)模塊pcb調(diào)試過(guò)程
國(guó)內(nèi)同行一般進(jìn)行的六類(lèi)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(xiàn)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:
?、?層間間隙參數(shù);銅箔厚度參數(shù);8根主傳輸線(xiàn)路布置參數(shù)、8根主傳輸線(xiàn)路的寬度、相對(duì)距離;
?、?采用對(duì)角補(bǔ)償方式,調(diào)整每線(xiàn)對(duì)與其它線(xiàn)對(duì)的補(bǔ)償,包括補(bǔ)償線(xiàn)路位置分布、補(bǔ)償線(xiàn)路長(zhǎng)度與寬度、補(bǔ)償線(xiàn)路間隙等;
?、?對(duì)于pcb加工廠(chǎng)工藝參數(shù)的調(diào)整。
評(píng)論