分享：六類(lèi)模塊pcb調試技術(shù)

　　六類(lèi)模塊的核心部件是線(xiàn)路板，它的設計結構、制作工藝，基本上決定了產(chǎn)品的性能指標。國內的同行在設計其pcb時(shí)，往往對于其失效機理理解不透徹，導致產(chǎn)品性能指標不夠高或不能滿(mǎn)足要求。

　　本文章根據某外國公司綜合布線(xiàn)專(zhuān)家的講課內容以及自己實(shí)際操作經(jīng)驗進(jìn)行整理。對于CAt6、超CAT6+ 產(chǎn)品的pcb試制，具有重要的參考價(jià)值。

　　1、執行標準及對于重要指標的定義

　　六類(lèi)模塊執行標準是 EIA/TIA 568B.2-1，其中最重要的參數是插入損耗、回波損耗、近端串擾等。

　　插入損耗（Insert Loss）：由于傳輸通道阻抗存在，它會(huì )隨著(zhù)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(zhù)長(cháng)度的增加，信號衰減也隨著(zhù)增加。用單位長(cháng)度上信號沿傳輸通道損失的數量來(lái)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(huì )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(huì )形成噪聲，導致信號失真，降低傳輸性能。如全雙工的千兆網(wǎng)，會(huì )將反射信號誤認為是收到的信號而引起有用信號的波動(dòng)，造成混亂。反射的能量越少，意味著(zhù)通道采用的線(xiàn)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?；夭〒p耗RL的計算公式：回波損耗=發(fā)射信號÷反射信號。

　　在設計中，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失效的途徑。

　　例如pcb線(xiàn)路的層間距離不均勻、傳輸線(xiàn)路銅導體截面變化、模塊內的導體與六類(lèi)線(xiàn)纜導體不匹配等，都會(huì )引起回波損耗參數變化。

　　近端串擾（NEXT）： NEXT是指在一對傳輸線(xiàn)路中，一對線(xiàn)對另一對線(xiàn)的信號耦合，也就是說(shuō)，當一條線(xiàn)對發(fā)送信號時(shí)在另一條相鄰的線(xiàn)對收到的信號。這種串擾信號主要是由于臨近繞對通過(guò)電容或電感耦合過(guò)來(lái)的。

　　如何減少電容或電感耦合過(guò)來(lái)的信號，或者通過(guò)補償的辦法，抵消、減弱其干擾信號，使其不能產(chǎn)生駐波，是解決該參數失效的主要辦法。

　　2、核心技術(shù)以及失效機理

　　下述內容主要根據韓國某公司超六類(lèi)模塊pcb調試試制過(guò)程的解釋?zhuān)哂泻苤匾膮⒖家饬x。在模塊的試制階段，用理論做指導，以計算機輔助設計為依據，很快達到預期的效果。

　　在我們國內進(jìn)行的六類(lèi)模塊pcb設計中，主要以線(xiàn)路對角補償理論做依據，進(jìn)行大量的試制工作，也同樣可以達到預期的效果。下述理論作為參考。

　　3.1 模塊與插頭引起的信號外漏現象

　　信號在鏈路上，會(huì )發(fā)生相互間的信號干涉現象。為了防止信號干涉現象，在平衡鏈路中導體進(jìn)行扭繞，達到平衡傳輸的目的。扭繞結構雖然會(huì )造成信號間的相位變化，同時(shí)，增大了線(xiàn)路上的信號衰減。這個(gè)結構稱(chēng)之為非屏蔽結構（UTP）。4對平衡雙絞線(xiàn)中每對線(xiàn)的絞距不同，就是為了達到這個(gè)目的。

　　線(xiàn)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，相互連接區內形成導體之間進(jìn)行的平衡結構，即六類(lèi)系統的永久鏈路。在永久鏈路內產(chǎn)生了在平衡線(xiàn)路所發(fā)生的信號干擾現象，即串擾，解決串擾問(wèn)題，是進(jìn)行高速通信用連接件制造的核心技術(shù)。

　　在接觸端子之間產(chǎn)生接觸損失，也因此所產(chǎn)生衰減、反射損失等現象。這種損失在高速信號傳輸時(shí)是產(chǎn)生障礙和故障的問(wèn)題點(diǎn)，通過(guò)解決這些問(wèn)題，是進(jìn)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(xiàn)路中，插頭內的每對連接端子也是平衡線(xiàn)路。

　　平衡線(xiàn)路中導體產(chǎn)生信號外漏及阻抗的損耗。

　　阻礙通信的最大因素是信號外漏。

　　外漏問(wèn)題的解決方法可通過(guò)研究E場(chǎng)和H場(chǎng)，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(chǎng)和H場(chǎng)

　　平衡線(xiàn)路上所發(fā)生的信號干擾，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)路測試的主要參數是掃頻下進(jìn)行的相關(guān)測量。在這個(gè)頻率信號上附加語(yǔ)音或數據包進(jìn)行傳輸，傳輸速度要求越高， 頻率越快。

　　采用計算機仿真技術(shù)，將這部分使用一些專(zhuān)用儀器查看，失效模型。

　　3.4 信號外漏的解決方法

　　解釋產(chǎn)生問(wèn)題的插座信號外漏現象，最基本的方法是根據電感和電容所發(fā)生的信號外漏仿真圖，在信號集中區域收集信號并進(jìn)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返還，從而解決外漏的問(wèn)題。

　　設計中，耦合電容的設計是關(guān)鍵參數，與其耦合線(xiàn)路的長(cháng)度、線(xiàn)間距離、寬度、補償線(xiàn)路布置等有關(guān)。

　　考慮到六類(lèi)系統采用4對線(xiàn)同時(shí)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(jìn)行計算機仿真，進(jìn)行補償線(xiàn)路設計。下圖是設計超六類(lèi)線(xiàn)路板時(shí)進(jìn)行的計算機模擬以及進(jìn)行的線(xiàn)路設計過(guò)程。

　　3.5國內同行一般進(jìn)行的六類(lèi)模塊pcb調試過(guò)程

　　國內同行一般進(jìn)行的六類(lèi)模塊過(guò)程，主要在確定主干回路后，進(jìn)行補償回路的設計，進(jìn)行了大量的方案設計和樣品制作，在補償線(xiàn)路、pcb層間結構基本確定后，后續工作主要是通過(guò)工藝的改進(jìn)提高性能。

　　主要調整的參數有：

　?、?層間間隙參數；銅箔厚度參數；8根主傳輸線(xiàn)路布置參數、8根主傳輸線(xiàn)路的寬度、相對距離；

　?、?采用對角補償方式，調整每線(xiàn)對與其它線(xiàn)對的補償，包括補償線(xiàn)路位置分布、補償線(xiàn)路長(cháng)度與寬度、補償線(xiàn)路間隙等；

　?、?對于pcb加工廠(chǎng)工藝參數的調整。