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1、High Speed Cable 高频基础知识简介January17,2014JetShen¢前言随着科技的进步,人类对信息通讯产品愈加倚赖，信息电子产品之指令周期传输信息量皆大幅提升，电子零组件之高频特性愈发重要。例如，PCB、线缆、连接器等过去被视为单纯桥接作用之组件，现有规格都增加了衰减(InsertionLoss)、回损（ReturnLoss）、特性阻抗(Impedance)、串音(Crosstalk)、传输延迟(Propagationdelay)、Propagationdelayskew、隔离效果(Shieldin
2、geffectiveness)、等高频特性要求。¢内容目录¢高频的概念¢高频的参数¢高频的测试¢高频与制程的联系¢高频的概念多快才算高频?一般而言,当待测物长度>(或=)信号波长1/10.(有些数据定为波长1/20)我们经常见到的高频传输cable有USB3.0,SATA,SAS,Infiniband,PCIe,Mini-SAS,QSFP,SFP+….等.¢高频的概念----时域和频域时域和频域的关系•对同一对象的不同观察角度“时域”用来观察信号随着时间轴变化的情形“频域”用来显示信号在不同频率点上的能量分布状况•频域和时域
3、的信息可以藉由傅利叶变换(ForuierTransform)来转换•用于时域的仪器:示波器和TDR(TimeDomainReflectometry)•用于频域的仪器频谱分析仪和网络分析仪(NetworkAnalyzer)¢高频的概念----时域和频域时域和频域的关系振幅(能量)时域测试方法频域测试方法¢高频的概念----dBdB值的观念与定义均由能量Rs(Energy) 或功率(Power)的观点出发(Power等于Energy对时间的微分,或单位时间输出的能RVVinDUTLVOUT量)，dB值重要处在于:s1.对数值显示
4、可以看更广的范围。2.仪器制造商以dB值来表示产品性能。SOURCERin2LOADPV∝3.数值的乘除等于用dB值的加减，故用dB值可以方便计算。¢高频的概念----上升时间（Risetime）&频宽（width）上升时间(Rise time)信号上升时间﹕信号经过传输器件或通路的最快上升沿所对应的时间。通常指10%振幅至90%振幅(上,下沿的过冲量不计)间的时间¢高频的概念----上升时间（Risetime）&频宽（width）带宽与上升时间的关系带宽﹕信号内所含的最高有效频率分量.Ideal Signal90%Real
5、 Signal10%tr (Rise Time)¢高频的概念----上升时间（Risetime）&频宽（width）被测上升时间22t被測=tr+t儀表t=被测上升时间被测t=信号上升时间rt=测量仪表的上升时间仪表V信号带宽越宽﹐含谐波分量越多﹐合成的波形就越陡峭﹐即tr越短。V带宽大的传输线可承载更高频率的信号﹐因而有更高的数据传送量。V仪表应有的上升时间应小于被测件的上升时间。V测量上升时间使用的仪表,若其上升时间小于被测上升时间的2倍,产生的误差约10%;当仪表上升时间小于被测上升时间的7倍,误差可降到1%。¢高频的
6、参数----阻抗（Impedance）1. Impedance(阻抗)在传输线的任何长度上，高频电压与电流的比值固定，称之为特征阻抗不同的传输线(不同的CABLE，不同的CONNECTOR)会有不同的R、L、G、C参数，这些参数可经由不同材质，结构形状予以设计调整。R为直流电阻G为直流电导RjL+ωZ=C为导线间的互容oL为导线的自感GjC+ωW是角频率当传输线处于高频传输状态时,W值很大,R和G可以忽略不计.¢高频的参数----阻抗（Impedance）Impedance(阻抗)=Resistance(电阻)+React
7、ance(电抗)Reactance有两种：Inductivereactance(XL=ωL)感抗Capacitivereactance(Xc=1/ωC)容抗低频时：reactance很小，主要是看resistance。因此在直流及低频时，所量测(譬如用三用电表)到的是电阻。高频时：resistance很小，主要是reactance(电容及电感的效应)。故在高频时，reactance就是指阻抗。对理想传输线,当R=0,G=0,RjL+ω即无损耗时,ZO为特性阻抗.Z=oGjC+ω¢高频的参数----插入损耗（Insertion
8、 Loss）传输系数(T):输出电压与入射电压的比值.插入损耗(InsertionLoss):信号藉由连接器从一个传输路径转接至另一传输路径时产生的损失,插入损耗又被称之为衰减.衰减(Attenuation):讯号行经连接器或线缆所损失的能量(包括热损耗和辐射损耗)VVIncidentTr
