PCB線路板調(diào)試技術(shù)之六類模塊

    在PCB抄板及設(shè)計工作中，我們常常要對電路板進(jìn)行調(diào)試與測試，六類模塊電路板的調(diào)試就是其中一種，為了能讓大家更好的理解六類模塊電路板的調(diào)試技術(shù)，我先給大家簡單的介紹一下六類模塊。六類模塊的重要部件是線路板，其設(shè)計結(jié)構(gòu)、制作工藝基本上就決定了產(chǎn)品的性能指標(biāo)，六類模塊執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)是 EIA/TIA 568B.2-1，當(dāng)中比較為重要的參數(shù)是插入損耗、回波損耗、近端串?dāng)_等。 


    插入損耗 (Insert Loss)：由于傳輸通道阻抗的存在，它會隨著信號頻率的增加而使信號的高頻分量衰減加大，衰減不僅與信號頻率有關(guān)，也與傳輸距離有關(guān)，隨著長度的增加，信號衰減也會隨著增加。回波損耗(Return Loss)：由于產(chǎn)品中阻抗發(fā)生變化，就會產(chǎn)生局部震蕩，致使信號反射，被反射到發(fā)送端的一部分能量會形成噪音，導(dǎo)致信號失真，降低傳輸性能。如全雙工的千兆網(wǎng)，會將反射信號誤認(rèn)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，就意味著通道采用線路的阻抗一致性越好，傳輸信號越完整，在通道上的噪音就越小。回波損耗RL的計算公式：回波損耗=發(fā)射信號÷反射信號。
  
    在設(shè)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(shù)失效的有效手段。例如PCB線路的層間距離不均勻、傳輸線路銅導(dǎo)體截面變化、模塊內(nèi)的導(dǎo)體與六類線纜導(dǎo)體不匹配等，都會引起回波損耗參數(shù)變化。近端串?dāng)_(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，即為當(dāng)一條線對發(fā)送信號時，在另一條相鄰的線對收到的信號。這種串?dāng)_信號主要是由于臨近繞對通過電容或電感耦合過來的，通過補償?shù)霓k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(shù)失效的主要辦法。

    在模塊試制階段，用理論做指導(dǎo)，以計算機(jī)輔助設(shè)計為依據(jù)，就能很快的達(dá)到預(yù)期效果。在國內(nèi)進(jìn)行的六類模塊PCB設(shè)計中，主要以線路對角補償理論做依據(jù)，進(jìn)行大量的試制工作，同樣也可達(dá)到預(yù)期效果。模塊與插頭引起的信號外漏現(xiàn)象會發(fā)生相互間的信號干涉，為防止信號干涉現(xiàn)象，在平衡鏈路中導(dǎo)體進(jìn)行扭繞，達(dá)到平衡傳輸?shù)哪康?，扭繞結(jié)構(gòu)會造成信號間的相位變化，也會增大線路上的信號衰減，這個結(jié)構(gòu)稱之為非屏蔽結(jié)構(gòu)(UTP)。4對平衡雙絞線中，每對線的絞距不同，線纜尾端使用模塊化的連接件，形成連接件和接插件之間的相連，相互連接區(qū)內(nèi)形成導(dǎo)體之間進(jìn)行的平衡結(jié)構(gòu)，即為六類系統(tǒng)的比較久鏈路。在比較久鏈路內(nèi)產(chǎn)生了在平衡線路中所發(fā)生的信號干擾現(xiàn)象，即為串?dāng)_，解決串?dāng)_問題是進(jìn)行高速通信用連接件制造的重要技術(shù)。
  
    在接觸端子之間產(chǎn)生接觸損失會導(dǎo)致衰減、反射損失等現(xiàn)象，這種損失在高速信號傳輸時，會產(chǎn)生障礙和故障，解決這類問題是進(jìn)行高速通信用連接件制造的重要技術(shù)。在模塊與插頭的連接線路中，插頭內(nèi)的每對連接端子是平衡線路，平衡線路中導(dǎo)體會產(chǎn)生信號外漏及阻抗損耗，阻礙通信的比較大因素就是信號外漏。可通過研究E場和H場解決此類問題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重要技術(shù)。E場和H場平衡線路上所發(fā)生的信號干擾，即電磁場干擾，可通過E場和H場的分布進(jìn)行描述。

    電子通信線路測試的主要參數(shù)是掃頻下進(jìn)行的相關(guān)測量，在這個頻率信號上附加語音或數(shù)據(jù)包進(jìn)行傳輸，傳輸速度越高頻率越快。用信號外漏的解決方法來解釋產(chǎn)生問題的插座信號外漏現(xiàn)象，比較基本的方法是根據(jù)電感和電容所發(fā)生的信號外漏仿真圖，在信號集中區(qū)域收集信號并進(jìn)行返送。在設(shè)計中，耦合電容的設(shè)計是關(guān)鍵參數(shù)，與耦合線路的長度、線間距離、寬度、補償線路布置等有關(guān)。考慮到六類系統(tǒng)采用4對線同時傳輸信號，必然會對其產(chǎn)生綜合遠(yuǎn)端串繞，可通過分析，進(jìn)行計算機(jī)仿真，設(shè)計出補償線路。國內(nèi)同行一般進(jìn)行的六類模塊試制過程主要是在確定主干回路后，在設(shè)計出補償回路，進(jìn)行大量的方案設(shè)計和樣品制作，在補償線路、PCB層間結(jié)構(gòu)基本確定后，后續(xù)工作主要是通過工藝改進(jìn)，從而提高性能。