低压差分信号导线的设计与环境适应性分析

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1、航天器环境工程第27卷第6期760SPACECRAFTENVIRONMENTENGINEERIN(j20lO年12，J低压差分信号导线的设计与环境适应性分析汪静，李素红(北京空间飞行器总体设计部，北京100094)摘要：低压差分信号(LVDS)导线是新研制的专门用于传榆高数据速率信号的导线，广泛地应用于航天器数据传榆任务。文章介绍了LVDS导线的材料特性，进行了环境适应性分析，也对其性能参数进行了计算，计算结果均满足导线指标要求。关键词：低压差分信号；导线材料；信号传输特性；设计与分析中图分类号：TM2

2、48+．9文献标识码：A文章编号；1673-1379(2010)06-0760-03DoI：10．3969，j．issn．1673—1379．2010．06．0210前言随着集成电路的发展和对更高数据传输速率的要求，低压供电成为必然趋势。降低供电电压不仅减少了高密度集成电路的功率消耗，而且减少了芯片内部的散热，有助于提高集成度。低压差分信号(LowVoltageDifferentialSignal，LVDS)传输【l】是目前高性能数据传输应用的新型技术，可以达到从100Mbiffs至超过1Gbi讹的高数

3、据传输速率【2Jo这种低压摆幅信号可降低功率耗散，同时具有抑制共模噪声、减少EMI等差分传输稳定的优点。LVDS导线能够实现高可靠、高质量的图像数据传输，提高信号传输通道的信号性能，减少信号反射，对改善航天器周围的电磁环境起到很好的效果，并且在极端温度的热环境下可以短时工作。因此LVDS导线对航天器工作环境有很好的适应性。1LVDS导线材料特性分析与理论计算1．1LVDS导线结构LVDS导线结构由7部分组成，如图l所示。671．F“护套；2．镀银铜线屏蔽层；3．镀银铜合金排扰线；4．聚酰亚胺薄膜内护层；

4、5．H型聚四氟厶烯微孔薄膜绝缘；6．H型聚四氟乙烯微孔薄膜填充芯；7．镀银铜合金线芯图lLvDS导线结构Fig．1111estructureoflowvolmgedifferentialsignalwires1．2L，V】DS导线材料选用1)导体材料选用镀银铜合金线是近几年发展起来的一类新型复合高温电线材料，它是把一些金属材料按一定比例通过特殊T艺添加在铜材中形成铜合金，使它具有铜的导电性及可以调整的机械性能，经过计算及检测所选用镀银铜合金线的抗拉强度、伸长率、电阻率等性能均满足要求。2)填充芯材料选用

5、为满足导线的阻抗、电容及衰减等电气性能的要求，保证产品柔软易弯曲，产品结构中对绞线组的填充芯采用新型PTFE材料，使PTFE填充芯复合介电常数能达到1．6，比PTFE实芯的介电常数2．1降低了21％左右，这样可与绝缘材料的介电常数相对虑，以保证产品具备优越的传输性能。3)绝缘材料选用在产品设计时要考虑选用何种绝缘材料，不仅要保证导线外径小、密度低，阻抗、电容与系统的匹配设计，而且还要考虑材料复合介电常数较低，以保证产品在高频下衰减常数较小。选用H型聚四氟乙烯微孔薄膜带，这种材料不但耐高温性能较好，而且高

6、频下复合介电常数约为1．6(较低)，比普通氟材料降低了大约30％，能够满足产品性能要求。4)屏蔽层材料选用为了提高产品的传输性能，减少外界电磁场的干扰，考虑产品使用温度较高，在屏蔽材料上选用收稿日期：2010-07-20：修回日期：2010．11．05作者简介：汪静，女，高级工程师，从事卫星电源总体电路设计。联系电话：(010)68747054。第6期汪静等：低压差分信号导线的设计与环境适应性分析761镀银铜线。加工形式采用在产品绝缘对绞线芯外编织方式，编织密度不小于90％，使得屏蔽层平整、光滑、紧密以

7、及无断线、漏编、突起等缺陷。编织质量对产品连续长度、产品的表面质量及电气性能有很大影响。5)护套材料选用护套采用耐高温、阻燃性较高的F46材料。该材料具有优良的电气绝缘性能及优异的化学稳定性。可在．85～200℃温度范围内长期使用，可短时在一200～260℃的极限情况下使用。具有很好的耐湿性和耐水性，是一种性能优异的护套材料。1．3LVDS导线特性参数计算1)20℃导电线芯直流电阻【3】民：华，(1)式中：P为20℃时导电材料电阻率，取0．02048Q．mm2／m；L为导线长度，取lkm；无为线芯绞入率

8、，取1．01；K2为对绞绞入率，取1．02；S为导线线芯截面积，S=兀×(0．16／2)2×7，Ⅱun2。将这些数据代入式(1)计算，得R=149．9D,／krn，满足R≤150f2／km指标要求。2)20℃绝缘电刚3】R=型2n坚Z．1n(％／)，(2)1、d式中：Pv为20。C时绝缘材料体积电阻率，取lo”Q·ClTI；D为绝缘外径，取1．3mm；d为导体线芯直径，取0．48turn。将这些数据代入式(2)计算，得足=1．58x103M