高频线传输性能基础知识

10.其它线材
1.一些对绞线(有阻抗(105ohm,110ohm)和衰减,串 音等要求) 2.InterFlex LVDS High-Flex Cable(多对线 3.GPS(Global Positioning System)全球定位系统所 用天线(同轴:镀银导体,镀银编织,FEP绝缘,FEP外 被) )
延时:线路中单位长度﹐电磁波传播所需时间﹐单位“ns/m”。只 延时 与绝缘材料介质有关. 计算公式:T= 3.33 ε 设计改善:调节发泡度,变更材料,节距更改 延时差:对于线对内或线对间的芯线﹐电磁波传播延时的差值。 延时差 (对内intra-pair和对间inter-pair) 工艺改善:对绞放线张力均匀,芯线制做均匀. 6.VOP(velocity of propagation)传播速率 传播速率 计算公式:VOP= 1 C
4.应用:HDMI是一种全数字的消费电子产品接口规格，其中整合了 高分辨率的视讯和多信道的音频.传递数据量速度达到每秒5Gigabit
3.RG系列(同轴线)
1.导体:镀银,镀银铜包钢,裸铜 2.绝缘:FEP,FOAM-PE,PE 3.编织:镀锡,镀银 4.外被:PVC,FEP 5.电气性能: 阻抗:75OHM&50OHM 衰减(可达3GHZ),延时,静电容量,VOP(波速 比),VSWR(电压注波比),RL(回波损耗) 6.应用:机站,手机,射频设备等.
4.Crosstwk.baidu.comlk(串音)
串音机理 因回路间存在电磁耦合﹐则第一回路的电磁波在回路周围产生电 磁场﹐进而在第二回路产生干扰电流的现象称为串音。 一次干扰参数 – 电耦合 电耦合为被串电流与主串电压的比值。g ---电耦合的有功分量 (介质耦合)﹐指主被串回路芯线间介质能量损耗不平衡的结果。 c ---电容耦合﹐指主被串回路部份电容不平衡的结果。 – 磁耦合 磁耦合为被串电压与主串电流的比值。r ---磁耦合的有功分量 (导电耦合)﹐指主被串回路芯线间导体金属能量损耗不平衡的 结果。m ---电感耦合﹐指主被串回路部份电感不平衡的结果。 二次干扰参数 主要参数为近端串音衰减﹐远程串音衰减﹐远程串音防卫度。 – 近端串音衰减(NEXT) 主串回路发送功率与串到被串回路近端功率的比值﹐取对数 *10倍﹐单位“dB”。
7.Central office cable
1.导体：实心或绞合镀锡或裸铜 2.结构：DS3/4(同轴,75ohm),T1(美规对绞 100ohm),E1(欧规对绞120ohm) 3.电气性能 阻抗,衰减,延时,串音, 4.应用:交换机内用线
8.IEEE 1394
1.导体:绞合镀锡(22~32AWG),绝缘:FOAM-PE,PE,SR-PVC 2.结构:标准6C(28AWGX2P+22AWGX2C);DV-100(32AWGX2P,实心绝 缘);DV-200 (32AWGX2P,发泡绝缘);DV-400(30AWGX2P,发泡绝缘) 3.电气性能: 阻抗110+/-6(1~100MHZ) 衰减: 频率(MHZ) dB/4.5 100MHZ <7 200MHZ <10 400MHZ <12 延时:<=4.5ns/m 延时差:<=151ps/m(对內) <=2.42ns/m(对间) 远程串音:<26dB/cable 应用:1394电缆具备”即插即用”功能,可传输影像.用于家庭多媒体 网络,数码相机,数码摄像机,扫描仪等
串音节距选择:
h1 2v ± 1 = h2 2w
h1,h2:相互配合线对节距 v,w:大于0的任意整数 设计改善:对绞节距改小,对绞节距配合 工艺改善:对绞时张力要稳定,节距要均匀,发泡要均匀. (减小阻抗不均匀性来改善串音)
5.Time delay(延时)/Time delay skew(延时差)
5.SATA(Serial ATA)
1.导体:镀银 2.结构:1p,2p,4P,8P
3.电气性能: 阻抗:100+/-5(dif) 衰减dB/m : <6(4.5GHZ) 延时:<=4.25ns/m 延时差:<=10ps/m(对內) <=50ps/m(对間) 串音:>26dB/cable(10~4500MHZ)
由于材料﹐结构尺寸与制造工艺(绝缘押出量不均﹐牵引 轮偏心﹐收放线转动不均匀)等缺陷和分散性的影响﹐造 成阻抗沿长度的分布是不均匀的。电磁波在线路上传输 遇到不均匀点产生多次反射﹐奇次反射波回到发射端﹐ 会引起输入阻抗的变化﹐并引起主波信号功率变化﹐产 生衰减频率特性波动﹐引起信号失真。偶次反射波形成 伴流﹐滞后并迭加在主波上﹐造成干扰﹐尤其脉冲信号 传输时﹐会引起波形畸变﹐造成信号失真。尤其存在周 期性不均匀时﹐影响最为严重。 另一种反射系数:电压注波比 电压注波比(VSWR:voltage standing wave 电压注波比 ratio):数值越小越好,无反射时VSWR=1.0. 一般要求为:1.11换算成RL:26dB 工艺改善:芯线制做均匀,导体圆整度,绝缘偏心度,收放线 张力稳定.
一.传输性能简介
1.Impedance(特性阻抗或波阻抗) 概念:电磁波沿均匀电缆线路传播而没有反射时所遇到的 阻抗.既线路终端匹配时,线路内任一点的电压波(U)和 电流(I)的比值.各种均匀通信线路都有固有的波阻抗, 是由线路的一次参数和所发送的信号频率决定﹐与线 路长度﹐传输的电压电流大小及所连接负载/设备无 关。 L 当频率f>30kHz时,Zc= C 计算公式:同轴 Z c = 1 3 8 lg D e 对绞: Z = 276 lg 2a d C d d εD εe 设计改善:阻抗偏小,加大线径或加大发泡度 工艺改善:水中电容调小,对绞时注意防止芯线变形,同 轴编织时注意张力调节等.
2.Attenuation(衰减)
衰减表征因线路的材料等原因而引起的信号损失。由两部份 组成﹐一为介质内偶极子受交变电场作用做取向运动引起的 介质损耗﹐一为导体上热磁涡流及导体发热引起的能量损失。 单位为“dB/m” 。 发送设备及接收设备的灵敏度确定后﹐线路的允许衰减就确 定。线路衰减越低﹐通信距离就越长。载波通讯可通过设立 增音站来延长通讯距离。但通讯距离受信号传输时间限制﹐ 以免影响通讯质量。 公式:
IEEE(电气和电子工程师学会 电气和电子工程师学会) 电气和电子工程师学会 The Institute for Interconnecting and Packaging Electronic Circuits)
9.国标系列(华为多管同轴,多对线)
1.导体:实心或绞合裸铜,镀锡,镀银;绝缘:PVC,SRPVC,PE,FOAM-PE,FEP 2.结构:4,8,16,32管同轴;2~34P对绞线. 3.电气性能: 阻抗:100+/-10ohm,120+/-15ohm 衰减,串音, 4.应用:交换机内或其它通讯设备内.
4.应用:计算机主机与硬盘之间联机
6.LAN CABLE
1.导体:实心或绞合裸铜;绝缘:HD-PE，FOAMPE,PP 2.结构： CAT5,CAT 5E(UTP,STP) ; 2P,4P,25P 3.电气性能: 特性阻抗,回波损耗,衰减,近端串音,近端串音功率 和,等效远程串音,等效远程串音功率和,ACR,VOP. 4.应用:网络用线,Patch Cable.
7.转移阻抗 转移阻抗(transfer impedance)和屏蔽效应 和屏蔽效应(Shielding 转移阻抗 和屏蔽效应 effectiveness) 由于电子装备复杂程度增加,电线的电磁干扰(EMI)越来越受 重视.相对应的两个评估参数:转移阻抗和屏蔽效应 转移阻抗:电缆屏蔽上测得的电流来表达的干扰场与它在屏蔽 与内导体体之间所产生的电压之比. 屏蔽效应:通过屏蔽传输的电磁场与在注入于屏蔽上的电磁场 中所占的比例.
ε
设计改善:调节发泡度,变更材料 等效介电常数εe 等效介电常数 2 + 1 2P ( e = 2 + 1+ P (
ε
ε ε
ε 1 )ε ε 1)
以下是发泡度,介电常数,延时,VOP的一个常用转换表格: P(发泡度) E(介电常数) T:延时
0 10% 20% 30% 40% 45% 50% 55% 60% 65%
4.SCSI(Small Computer System Interface)
1.导体:镀锡;绝缘:FOAM-PE(PP),HD-PE,PP 2.结构:34P,25P 3.电气性能: Differential:125+/-10 Singgle-ended:90+/-6 衰減(dB/m) 频率(MHZ) dB/m频率(MHZ) dB/m 5 0.072 80 0.295 10 0.102 160 0.423 20 0.144 200 0.59 40 0.207 延时:<=4.92ns/m(对-内)延时差(对-对) :<=0.082ns/m 4.应用:主机与服务器之间联机
– 远程串音衰减(FXET) 主串回路发送功率与串到被串回路远程功率的比值﹐取对数 *10倍﹐单位“dB”。 – 衰减串音比(远程串音防卫度) ACR 被串回路远程收到的信号电平与串到该接收端的串音电平的差。 当主串与被串回路相同时﹐可简化为远程串音衰减与衰减的 差。(它直接影响信号的误码程度)。串音的影响取决于接收 的有功信号与串音功率的相对大小﹐因在远程信号经过衰 减﹐信号相对较近端小﹐故通讯工程中串音防卫度是指远程 串音防卫度。 干扰参数的影响因素 – 数十KHz以下的短电缆(制造长度)采用一次参数研究﹔高频或长 电缆时回路间串音用一次参数很难确定﹐就用二次参数来衡量串 音程度。一次干扰参数/二次干扰参数与回路间的相对位置及结 构﹐通讯方式﹐结构上均匀性﹐及所用材料的质量﹐回路长度﹐ 信号的传输频率有关。
2.3 2.14 1.99 1.85 1.71 1.64 1.58 1.52 1.46 1.39
5.05 4.88 4.7 4.53 4.36 4.27 4.19 4.10 4.02 3.93
VOP 66% 68.3% 70.8% 73.5% 76.4% 78% 79.5% 81.1% 82.9% 84.7%
设计改善:编织密度加大 工艺改善:编织均匀
二.工厂高频线简介
1.DVI(Digital Visual Interface) Digital
1.导体范围22~30AWG,绝缘:FOAM-PE 2.结构:4P+5C(SINGLE LINK),7P+5C(DUAL LINK) 3.电气性能: 阻抗:100+/-10(dif) ; 33+/-10(com) 衰减: 频率(MHZ) dB/cable频率(MHZ) dB/cable 1 0.09 200 0.64 10 0.18 400 0.94 65 0.34 600 1.36 100 0.44 800 1.79 1600 3.49 延时:<=4.2ns/m 延时差:<=100ps/m(对間) <=50ps/m(对内) 4.应用:液晶显示器(LCD)与计算机主机之间的联机
2.HDMI(High-DefinitionMultimedia Interface)
1.导体范围22~30AWG,绝缘:FOAM-PE 2.结构:4P+1P+5C 3.电气性能: 阻抗1ns:100+/-10(dif); 2.5ns:100+/-10(dif) 衰减: 频率(MHZ) dB/cable 300KHZ~825MHZ <8 825MHZ~2.47GHZ <21 2.47GHZ~4.125GHZ <30 延时:<=4.5ns/m 延时差:<=151ps/m(对内) <=2.42ns/m(对间) 远程串音:>26dB/cable 目前可做:30AWG(6M),28AWG(6M)26AWG(8M),24AWG(10M),22AWG(12M)
α
=
2 .6 1
fε e 1 kρ ( + )+ 9 .1 f D e d D 1 0 lg d
ε
e
tg δ e
设计改善:衰减偏大,加大导体线径,加大绝缘线径,加大发泡度, 更改绝缘材料.(降低介质损耗角正切) 工艺改善:芯线押出时尽量圆整,发泡度均匀,水中电容调小,具 体原因具体分析.
3.Return loss(反射衰减或回波损耗) 反射衰减或回波损耗) 反射衰减或回波损耗