杭州PCB公司-緯亞電子： 六類模塊的核心部件是線路板，它的設(shè)計結(jié)構(gòu)、制作工藝，基本上決定了產(chǎn)品的性能指標。內(nèi)的同行在設(shè)計其PCB時，往往對于其失效機理理解不透徹，導(dǎo)致產(chǎn)品性能指標不夠高或不能滿足要求。  
本文章根據(jù)某外公司綜合布線專家的講課內(nèi)容以及自己實際操作經(jīng)驗進行整理。對于CAt6、超CAT6+ 產(chǎn)品的PCB試制，具有重要的參考價值。

　　關(guān)鍵詞：插入損耗、回波損耗、近端串?dāng)_、信號外漏、補償

1、執(zhí)行標準及對于重要指標的定義

　　六類模塊執(zhí)行標準是 EIA/TIA 568B.2-1，其中重要的參數(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，它會隨著信號頻率增加，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)，也與傳輸距離有關(guān)。隨著長度的增加，信號衰減也隨著增加。用單位長度上信號沿傳輸通道損失的數(shù)量來度量，表示源發(fā)射端信號傳遞到接收端信號強度的比率。

　　回波損耗(Return Loss)：由于產(chǎn)品中阻抗發(fā)生變化，就會產(chǎn)生局部的震蕩，造成信號反射。被反射到發(fā)送端的一部分能量會形成噪聲，導(dǎo)致信號失真，降低傳輸性能。如全雙工的千兆網(wǎng)，會將反射信號誤認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)_信號主要是由于臨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)以及失效機理

　　下述內(nèi)容主要根據(jù)韓某公司超六類模塊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)，以計算機輔助設(shè)計為依據(jù)，很快達到預(yù)期的效果。

　　在我們內(nèi)進行的六類模塊PCB設(shè)計中，主要以線路對角補償理論做依據(jù)，進行大量的試制工作,也同樣可以達到預(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)體進行扭繞，達到平衡傳輸?shù)哪康?。扭繞結(jié)構(gòu)雖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)_問題,是進行高速通信用連接件制造的核心技術(shù)。 杭州PCB|杭州smt

　　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)生障礙和故障的問題點,通過解決這些問題,是進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。

阻礙通信的大因素是信號外漏。

　　外漏問題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，這是高速通信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場的分布進行描述。

　　電子通信線路測試的主要參數(shù)是掃頻下進行的相關(guān)測量。在這個頻率信號上附加語音或數(shù)據(jù)包進行傳輸,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)生問題的插座信號外漏現(xiàn)象，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，從而解決外漏的問題。

　　設(shè)計中，耦合電容的設(shè)計是關(guān)鍵參數(shù)，與其耦合線路的長度、線間距離、寬度、補償線路布置等有關(guān)。

　　考慮到六類系統(tǒng)采用4對線同時傳輸信號，必然對其產(chǎn)生綜合遠端串繞和綜合遠端串繞，考慮到所有的影響，進行計算機仿真，進行補償線路設(shè)計。下圖是設(shè)計超六類線路板時進行的計算機模擬以及進行的線路設(shè)計過程。

3.5內(nèi)同行一般進行的六類模塊試制過程

　　內(nèi)同行一般進行的六類模塊過程，主要在確定主干回路后，進行補償回路的設(shè)計，進行了大量的方案設(shè)計和樣品制作，在補償線路、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、相對距離；

② 采用對角補償方式，調(diào)整每線對與其它線對的補償，包括補償線路位置分布、補償線路長度與寬度、補償線路間隙等；

③ 對于PCB加工廠工藝參數(shù)的調(diào)整。

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