1.以dB随着线长的增加,测量衰减会线性增加。 衰减是一个表示损坏传输线特殊性质的新术语,是解决二阶损坏的问题RLGC电路模型的直接结果。通常使用αn表示单位长度衰减。 在低损近似: 如果随频率的变化,导线的单位长度串联电阻和由介质引起的单位长度并联电导都是常量,则传输线的衰减当频率变化时也是常量。所有频率感受到的损耗量都是相同的。
2.由于皮肤效应的影响,单位长度串联电阻Rl由于介质消散因子的影响,单位长度并联电导Gl随着频率的线性增加。这意味着衰减也会随着频率的增加而增加,高频正弦波的衰减大于低频正弦波的衰减。这种基本机制降低了信号带宽,当坏线传输时减少。 (1)单位长度损失由两部分组成:导线串联损失引起的衰减:
(2)另一部分衰减与介质材料并联损失有关:
(3)总衰减为:
3.当表面粗糙度等于皮肤收集深度时,表面的串联电阻会翻倍,这意味着表面粗糙度的影响会使串联电阻比光滑铜线计算的值增加35%。
4.介质引起的衰减仅由材料的耗散因子决定。它不受任何几何结构的影响,完全取决于材料的特性。
5.在1GHz当介质引起的衰减通常比导线略大时,当频率较高时,介质引起的衰减增加速度比导线引起的衰减增加速度更快。这表明1GHz如果介质损失处于主导地位,频率更高,它将更重要,而导线损失将成为次要的。 随着频率的增加,介质的衰减速度比导线的衰减速度快。
6.以下是一些术语的真正定义 (1)**损耗:**这是总称;指有损线的各个方面; (2)**衰减:**这是专门测量传输线上总衰减的,他测量传输信号功率下降(使用dB测量)或范围下降(表示传输信号的比率)dB测量时,随着线长的增加,信号总衰减呈线性增加;当输出端电压按比例测量时,输出电压随线长的增加呈指数下降。 (3):这是dB测量功率的总衰减它将线长归一化,只要传输线参数不变,它就是一个常量,它是互连的固有特性,与长度无关。 (4)**耗散因子:**这是所有介质的特殊固有材料特性,它测量了偶极子数量和偶极子在交流场中的移动距离。它是由介质损失引起的,与频率有关。 (5)**损耗角:**这是复介电常数向量与实轴在复平面上的夹角。 (6)**tan(δ)**此时损耗角的正切也是复介电常数虚部与实部的比值,又称损耗因子。 (7)**介电常数:**这是材料的基本固有特性,它表示了电场和介质的相互作用。事实上,该部门表示材料如何影响电容,虚拟部分表示材料如何影响并联泄漏电阻。
7.损坏传输线的三个特点: (1)当频率发生变化时,特的常量; (2)当频率变化时速度是个常量; (3)衰减中有一个与频率的平方根成正比,另一个与频率成正比。
8.模型与测量
9.测量与模拟的插入损耗非常一致。这一事实表明,这种简单理想的损坏线传输模型可以用来表示实际损坏线的高频特性。唯一需要注意的是,测量不同材料系统的具体材料特性非常重要。
10.连接带宽与传输线路损耗之间有一个简单但重要的关系:线路越长,高频损耗越大,线路带宽越低。传输线路的本质3dB带宽BWtl与3dB衰减的频率对应。 用BWtl代替频率f,用3dB替代衰减,则3dB带宽与互连长度的关系如下: 上面的风格表明,,带宽越窄,有3dB衰减的频率越低。同样,消散因子值越大,互连带宽越窄。
11.对于有损互连,如果已知材料耗散因子形成的带宽,可以计算输出波形沿传输线传输后的本质上升边,即: 当信号沿传输线传输时,信号的实际上升边缘将越来越长。互连性的上升边缘主要取决于线长和叠层材料的消散因素,这是互连性给出的上升边缘的最小值。
12.为了使有损传输线退化信号的上升边缘不超过25%,如果信号的初始上升边缘为100,则必须小于输入信号上升边缘的50%ps,互连本征的上升边应小于500ps,如果互征的上升边高于50ps,则输出信号上升边将明显增加。
13.将上升边与互联长度联系起来,在这一长度,损耗的影响将很重要。
这里提出了一个简单的经验规则来估计传输线路的损失:FR四板上线长(单位)in)值大于50*上升边(单位为ns)损失的影响将在值时发挥重要作用。
14.时域行为 理想有损线模型用于预估实际传输线的时域性能时,也是一个很好的模型。此模型的基础就是串联电阻与频率的平方根成正比,而并联电导与频率成正比,这正是大多数实际传输线的反映。 (1)随着频率的变化,如果模拟器中电阻元件模型的电阻是常量,则模拟器不能用作损坏线传输线模拟器。因为它会错过影响性能的最重要的因素。 (2)估计受损传输线影响最有效的方法是显示传输信号的眼图。 (3)孔等电容突变等损耗引起的符号间干扰会使眼图塌陷。 (4)为了获得可接受的性能,必须改进传输线或信号处理技术,提高眼图的开度。
15.影响电路板设计质量的因素如下: (1)过孔桩线引起的突变; (2)导线损失; (3)介质损失。
16.这些都是影响上升边退化的板级元素。 (1)敏感传输线应设计成桩线长度最小的过孔,可通过限制层间切换、盲孔、埋孔或反钻来实现。 (2)减小捕获焊盘的尺寸,增加反焊盘出砂孔的尺寸,使过孔阻抗和50Ω尽量匹配,这上升边退化最小值。
17.如果介质厚度发生变化,使线阻抗保持不变,则信号线宽度是导致导线损耗和衰减的主要因素,增加导线宽度将减少导线损耗。
18.对于1~5GHz信号对于FR4层材料上的布线宽度为5-10mil之间。 过孔优化,线宽保持10mil其他能调节衰减的唯一因素是层压材料的耗散因子,耗散因子低,衰减也低。
19.由于衰减与频率有关,因此必须选择频率作为参考。通常,这种频率是指与数据模式相对应的基准时钟频率的奈奎斯特频率。奈奎斯特是数据率的1/2。 奈奎斯特频率是信息中最高的正弦波频率分量,是一个有损通道。 当奈奎斯特的总衰减约为10dB当眼图完全闭合时,大多数数据传输模式就会失效。
20.对于波形,可以有3中预失真,合称为均衡技术。 (1)当试图过滤低频分量并匹配高频分量的衰减时,该方法称为连续时间线性平衡器的平衡通道。如果过滤器增加了大频率分量来提高其范围,则该方法称为有源连续时间线性平衡器。 (2)在发送端的起始信号中添加额外的高频分量,使这些高频分量在信号边缘到达远端时衰减至等于低频分量。这种方法叫做前馈平衡。 (3)在接收端操作,也能达到同样的效果。这种方法称为判断反馈平衡。
任何平衡技术的使用都需要可预测和重复的连接衰减失真。只有当材料特性已知时,才属于这种情况。平衡方法是一种强大的技术来补偿损害连接,适用于所有高端高速串行链路。