六類模塊PCB調試技術

　　杭州PCB公司-緯亞電子： 六類模塊的核心部件是線路板，它的設計結構、制作工藝，基本上決定了產品的性能指標。內的同行在設計其PCB時，往往對于其失效機理理解不透徹，導致產品性能指標不夠高或不能滿足要求。  
本文章根據某外公司綜合布線專家的講課內容以及自己實際操作經驗進行整理。對于CAt6、超CAT6+ 產品的PCB試制，具有重要的參考價值。

　　關鍵詞：插入損耗、回波損耗、近端串擾、信號外漏、補償

1、執行標準及對于重要指標的定義

　　六類模塊執行標準是 EIA/TIA 568B.2-1，其中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，它會隨著信號頻率增加，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，也與傳輸距離有關。隨著長度的增加，信號衰減也隨著增加。用單位長度上信號沿傳輸通道損失的數量來度量，表示源發射端信號傳遞到接收端信號強度的比率。

　　回波損耗(Return Loss)：由于產品中阻抗發生變化，就會產生局部的震蕩，造成信號反射。被反射到發送端的一部分能量會形成噪聲，導致信號失真，降低傳輸性能。如全雙工的千兆網，會將反射信號誤認為是收到的信號而引起有用信號的波動，造成混亂。反射的能量越少，意味著通道采用的線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。回波損耗RL的計算公式：回波損耗=發射信號÷反射信號。

　　在設計中，保證阻抗的全線路一致性，以及與100歐姆阻抗的六類線纜配合，是解決回波損耗參數失效的途徑。

　　例如PCB線路的層間距離不均勻、傳輸線路銅導體截面變化、模塊內的導體與六類線纜導體不匹配等，都會引起回波損耗參數變化。

　　近端串擾（NEXT）： NEXT是指在一對傳輸線路中，一對線對另一對線的信號耦合，也就是說，當一條線對發送信號時在另一條相鄰的線對收到的信號。這種串擾信號主要是由于臨近繞對通過電容或電感耦合過來的。

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

2、核心技術以及失效機理

　　下述內容主要根據韓某公司超六類模塊PCB試制過程的解釋，具有很重要的參考意義。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。

　　在我們內進行的六類模塊PCB設計中，主要以線路對角補償理論做依據，進行大量的試制工作,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，會發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行扭繞，達到平衡傳輸的目的。扭繞結構雖然會造成信號間的相位變化，同時，增大了線路上的信號衰減。這個結構稱之為非屏蔽結構(UTP)。4對平衡雙絞線中每對線的絞距不同，就是為了達到這個目的。

　　線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行的平衡結構,即六類系統的永久鏈路。在永久鏈路內產生了在平衡線路所發生的信號干擾現象,即串擾,解決串擾問題,是進行高速通信用連接件制造的核心技術。 杭州PCB|杭州smt

　　在接觸端子之間產生接觸損失,也因此所產生衰減、反射損失等現象。這種損失在高速信號傳輸時是產生障礙和故障的問題點,通過解決這些問題,是進行高速通信用連接件制造的核心技術。

3.2 模塊與插頭產生信號外漏的解釋

　　在模塊與插頭中的連接線路中，插頭內的每對連接端子也是平衡線路。

　　平衡線路中導體產生信號外漏及阻抗的損耗。

阻礙通信的大因素是信號外漏。

　　外漏問題的解決方法可通過研究E場和H場，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。

3.3 E場和H場

　　平衡線路上所發生的信號干擾，即電磁場干擾，可通過E場和H場的分布進行描述。

　　電子通信線路測試的主要參數是掃頻下進行的相關測量。在這個頻率信號上附加語音或數據包進行傳輸,傳輸速度要求越高, 頻率越快。

3.4 信號外漏的解決方法

　　解釋產生問題的插座信號外漏現象，基本的方法是根據電感和電容所發生的信號外漏仿真圖，在信號集中區域收集信號并進行返送。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，從而解決外漏的問題。

　　設計中，耦合電容的設計是關鍵參數，與其耦合線路的長度、線間距離、寬度、補償線路布置等有關。

　　考慮到六類系統采用4對線同時傳輸信號，必然對其產生綜合遠端串繞和綜合遠端串繞，考慮到所有的影響，進行計算機仿真，進行補償線路設計。下圖是設計超六類線路板時進行的計算機模擬以及進行的線路設計過程。

3.5內同行一般進行的六類模塊試制過程

　　內同行一般進行的六類模塊過程，主要在確定主干回路后，進行補償回路的設計，進行了大量的方案設計和樣品制作，在補償線路、PCB層間結構基本確定后，后續工作主要是通過工藝的改進提高性能。

主要調整的參數有：

① 層間間隙參數；銅箔厚度參數；8根主傳輸線路布置參數、8根主傳輸線路的寬度、相對距離；

② 采用對角補償方式，調整每線對與其它線對的補償，包括補償線路位置分布、補償線路長度與寬度、補償線路間隙等；

③ 對于PCB加工廠工藝參數的調整。

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