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[电路资料] PCB线路板调试技术之六类模块

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[LV.5]正式坛友

发表于 2018-8-6 11:28:42 | 显示全部楼层 |阅读模式
在PCB抄板及设计工作中,我们常常要对电路板进行调试与测试,六类模块电路板的调试就是其中一种,为了能让大家更好的理解六类模块电路板的调试技术,我先给大家简单的介绍一下六类模块。六类模块的核心部件是线路板,其设计结构、制作工艺基本上就决定了产品的性能指标,六类模块执行的标准是 EIA/TIA 568B.2-1,当中最为重要的参数是插入损耗、回波损耗、近端串扰等。

插入损耗 (Insert Loss):由于传输通道阻抗的存在,它会随着信号频率的增加而使信号的高频分量衰减加大,衰减不仅与信号频率有关,也与传输距离有关,随着长度的增加,信号衰减也会随着增加。回波损耗(Return Loss):由于产品中阻抗发生变化,就会产生局部震荡,致使信号反射,被反射到发送端的一部分能量会形成噪音,导致信号失真,降低传输性能。如全双工的千兆网,会将反射信号误认为是收到的信号而引起有用信号的波动,造成混乱,反射的能量越少,就意味着通道采用线路的阻抗一致性越好,传输信号越完整,在通道上的噪音就越小。回波损耗RL的计算公式:回波损耗=发射信号÷反射信号。
FPC软硬板.jpg


在设计中,保证阻抗的全线路一致性以及与100欧姆阻抗的六类线缆配合是解决回波损耗参数失效的有效手段。例如PCB线路的层间距离不均匀、传输线路铜导体截面变化、模块内的导体与六类线缆导体不匹配等,都会引起回波损耗参数变化。近端串扰(NEXT): NEXT是指在一对传输线路中,一对线对另一对线的信号耦合,即为当一条线对发送信号时,在另一条相邻的线对收到的信号。这种串扰信号主要是由于临近绕对通过电容或电感耦合过来的,通过补偿的办法,抵消、减弱其干扰信号,使其不能产生驻波是解决该参数失效的主要办法。

在模块试制阶段,用理论做指导,以计算机辅助设计为依据,就能很快的达到预期效果。在国内进行的六类模块PCB设计中,主要以线路对角补偿理论做依据,进行大量的试制工作,同样也可达到预期效果。模块与插头引起的信号外漏现象会发生相互间的信号干涉,为防止信号干涉现象,在平衡链路中导体进行扭绕,达到平衡传输的目的,扭绕结构会造成信号间的相位变化,也会增大线路上的信号衰减,这个结构称之为非屏蔽结构(UTP)。4对平衡双绞线中,每对线的绞距不同,线缆尾端使用模块化的连接件,形成连接件和接插件之间的相连,相互连接区内形成导体之间进行的平衡结构,即为六类系统的永久链路。在永久链路内产生了在平衡线路中所发生的信号干扰现象,即为串扰,解决串扰问题是进行高速通信用连接件制造的核心技术。 
在接触端子之间产生接触损失会导致衰减、反射损失等现象,这种损失在高速信号传输时,会产生障碍和故障,解决这类问题是进行高速通信用连接件制造的核心技术。在模块与插头的连接线路中,插头内的每对连接端子是平衡线路,平衡线路中导体会产生信号外漏及阻抗损耗,阻碍通信的最大因素就是信号外漏。可通过研究E场和H场解决此类问题或从研究反向衰减的方法中寻找解决方案,这是高速通信用连接件制造的核心技术。E场和H场平衡线路上所发生的信号干扰,即电磁场干扰,可通过E场和H场的分布进行描述。

电子通信线路测试的主要参数是扫频下进行的相关测量,在这个频率信号上附加语音或数据包进行传输,传输速度越高频率越快。用信号外漏的解决方法来解释产生问题的插座信号外漏现象,最基本的方法是根据电感和电容所发生的信号外漏仿真图,在信号集中区域收集信号并进行返送。在设计中,耦合电容的设计是关键参数,与耦合线路的长度、线间距离、宽度、补偿线路布置等有关。考虑到六类系统采用4对线同时传输信号,必然会对其产生综合远端串绕,可通过分析,进行计算机仿真,设计出补偿线路。国内同行一般进行的六类模块试制过程主要是在确定主干回路后,在设计出补偿回路,进行大量的方案设计和样品制作,在补偿线路、PCB层间结构基本确定后,后续工作主要是通过工艺改进,从而提高性能。

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