PCB線(xiàn)路板調(diào)試技術(shù)之六類(lèi)模塊

    在PCB抄板及設(shè)計(jì)工作中，我們常常要對(duì)電路板進(jìn)行調(diào)試與測(cè)試，六類(lèi)模塊電路板的調(diào)試就是其中一種，為了能讓大家更好的理解六類(lèi)模塊電路板的調(diào)試技術(shù)，我先給大家簡(jiǎn)單的介紹一下六類(lèi)模塊。六類(lèi)模塊的重要部件是線(xiàn)路板，其設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)、制作工藝基本上就決定了產(chǎn)品的性能指標(biāo)，六類(lèi)模塊執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)是 EIA/TIA 568B.2-1，當(dāng)中比較為重要的參數(shù)是插入損耗、回波損耗、近端串?dāng)_等。 


    插入損耗 (Insert Loss)：由于傳輸通道阻抗的存在，它會(huì)隨著信號(hào)頻率的增加而使信號(hào)的高頻分量衰減加大，衰減不僅與信號(hào)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)衰減也會(huì)隨著增加。回波損耗(Return Loss)：由于產(chǎn)品中阻抗發(fā)生變化，就會(huì)產(chǎn)生局部震蕩，致使信號(hào)反射，被反射到發(fā)送端的一部分能量會(huì)形成噪音，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，就意味著通道采用線(xiàn)路的阻抗一致性越好，傳輸信號(hào)越完整，在通道上的噪音就越小?；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)失效的有效手段。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，即為當(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，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。

    在模塊試制階段，用理論做指導(dǎo)，以計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)為依據(jù)，就能很快的達(dá)到預(yù)期效果。在國(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，同樣也可達(dá)到預(yù)期效果。模塊與插頭引起的信號(hào)外漏現(xiàn)象會(huì)發(fā)生相互間的信號(hào)干涉，為防止信號(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)會(huì)造成信號(hào)間的相位變化，也會(huì)增大線(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，線(xiàn)纜尾端使用模塊化的連接件，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)，即為六類(lèi)系統(tǒng)的比較久鏈路。在比較久鏈路內(nèi)產(chǎn)生了在平衡線(xiàn)路中所發(fā)生的信號(hào)干擾現(xiàn)象，即為串?dāng)_，解決串?dāng)_問(wèn)題是進(jìn)行高速通信用連接件制造的重要技術(shù)。
  
    在接觸端子之間產(chǎn)生接觸損失會(huì)導(dǎo)致衰減、反射損失等現(xiàn)象，這種損失在高速信號(hào)傳輸時(shí)，會(huì)產(chǎn)生障礙和故障，解決這類(lèi)問(wèn)題是進(jìn)行高速通信用連接件制造的重要技術(shù)。在模塊與插頭的連接線(xiàn)路中，插頭內(nèi)的每對(duì)連接端子是平衡線(xiàn)路，平衡線(xiàn)路中導(dǎo)體會(huì)產(chǎn)生信號(hào)外漏及阻抗損耗，阻礙通信的比較大因素就是信號(hào)外漏?？赏ㄟ^(guò)研究E場(chǎng)和H場(chǎng)解決此類(lèi)問(wèn)題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重要技術(shù)。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，傳輸速度越高頻率越快。用信號(hào)外漏的解決方法來(lái)解釋產(chǎn)生問(wèn)題的插座信號(hào)外漏現(xiàn)象，比較基本的方法是根據(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。在設(shè)計(jì)中，耦合電容的設(shè)計(jì)是關(guān)鍵參數(shù)，與耦合線(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)，必然會(huì)對(duì)其產(chǎn)生綜合遠(yuǎn)端串繞，可通過(guò)分析，進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真，設(shè)計(jì)出補(bǔ)償線(xiàn)路。國(guó)內(nèi)同行一般進(jìn)行的六類(lèi)模塊試制過(guò)程主要是在確定主干回路后，在設(shè)計(jì)出補(bǔ)償回路，進(jìn)行大量的方案設(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)工藝改進(jìn)，從而提高性能。