高频线基础知识

高频理论培训
一、 电线及传输性能简概
电线，是一种用以传输电流或信息的载体。

按照内容来划分，可以分为几种：
1.单纯用以电流传输
电力电缆,架空电缆,普通配电线等强电电流和小型变压器配合传输弱电电流，如充电器用线
2.传输电流+简单信号
和继电器或控制器配合,传输电流来控制简单的用电设备，用表达不同含义。

如铁路控制信号:红、黄、蓝
3．传输弱电模拟信号+弱电控制线
如早期的信息传输线，电视、计算机等等数据传输线，信号线传输模拟信号，控制线用以检测、控制、供电用。

4．传输弱电数字信号+弱电控制线
如HDMI和液晶显示设备配套的数据传输线
5．传输信号分为模拟信号和数字信号
模拟信号是以波形方式记载信息内容的传输方式：频分制、脉幅调制
数字信号是首先对模拟信号进行量化、编码再进行传输的方式：时分制、脉码调制
二、 电线传输的性能指标
低频：12KHz以下，主要参数为电容，特征电容不平衡
高频：12KHz以上，参数有衰减、串音、延迟、延迟差、特性阻抗、传输速度等
三、 传输参数
1.impedance阻抗
型号形式不同，一般有三种：Single end单端阻抗讯号+地线
Differential差分阻抗，即特性阻抗正讯号+负讯号，两者相反
Common同模或是共模阻抗相同两正讯号，极性和方向都相同
特性阻抗：传输线受其结构的影响，而有一高频信号传输时，导体内各点电压与电流的特性比。

公式如下：
Z=V/I=√R′+j2πfL′/G′+j2πfC′=√L′/C′
假设G′,R′很小，f＞0
特性阻抗实质是一种电阻，是电磁波沿均匀电缆线路传播而没有反射时所遇到的阻抗。

电感L设为不变，由公式可知特性阻抗与电容C成反比，故阻抗的改良方式：电感无法改变，只能改良电容。

电容与绝缘介质常数、导体线径、导体之间的距离、导体与铝箔麦拉间的距离四项有关。

1）电容与介质常数和导体线径成正比，与导体之间距离和导体与铝箔麦拉距离成反比
2）介质常数通过发泡来改变，发泡度越高，介质常数越小。

（空气介质常设为1，发泡度越高，与空气融合越多，介质常数越小）
3）导体与铝箔麦拉距离越大，即包带越松，电容就越小，阻抗便越大。

2.Attenuation衰减/插入损失
是指输出电压（V out）与入射电压（Vin）相比讯号损耗剩下多少，一般用NA来量测,以dB的型式表示，其公式如下：
α=10lg(Pout/Pin)=20lg(V out/Vin)
如果衰减数值越趋近于0时，表示讯号损耗的情况越少，反之，数值越负（越小）时，表示讯号损耗的情况越严重。

衰减是信号通过电缆，电线制品到达接收段前都会被减弱，这减弱的大小即信号强度在输入点和接收点的比例即衰减。

3.Delay延迟时间
是指讯号在传输线上，由输入端到达接收端所需的时间。

4．Skew延迟时间差
是指在不同的讯号线上，讯号到达接收端的时间差，也就是Delay的差值，常见的可分为二种：1对内延迟差（Intra-pair skew）是指输入差分讯号下，同一对线内两条线的单端延迟时间的差值（相减）。

2对间延迟差（Inter-pair skew）是指不同对线间的差分延迟时间的差值（相减）
如果延迟差数值越小，表示讯号传输的时间差越小，线材的传输特性较一致。

反之，延迟差数值越大时，表示讯号传输的时间差越多，线材的传输特性较不一致。

4.Xtalk,Cross talk串音
两线路之间互相干扰的电磁杂讯，一般会随着频率之升高而增加。

计算公式如下：
Xtalk=10lg(Pout/Pin)=20lg(V out/Vin) in dB by NA
Xtalk=V out/Vin in % by TDR
简而言之，串音是对绞线信号输入端与接收端间的噪声强度。

如果串音数值越趋近于0dB（或近0%）时，表示杂讯干扰的情况越严重。

反之，串音dB数值越负（或近0%）时，表示杂讯干扰的情况越少。

串音主要分为近端串音NEXT和远端串音FEXT。

5．电线结构对传输参数的影响
项目导体截面积↑绝缘体介电常数↑绝缘外径↑发泡度↑
电容↑↑↓↓
特性阻抗↓↓↑↑
衰减↓↑↓↓
延迟——↑——↓
制造因素：压扁、变形
四、 性能指标与传输性能之间的关系
衰减：影响信号传输距离
特性阻抗：影响电线与相匹配设备器件的匹配程度，影响传输质量
延迟时间：影响传输速度（在数字信号线中），影响传输质量（在模拟信号线中）
延迟差：影响传输容量（对间延迟差）
串音：影响电线与周围电磁设备器件之间的干扰程度
五、 常见高频相关单位及换算
dB分贝，主要为形容声音类的单位,衰减及串音等
Hz赫兹，频率的单位
Ω欧姆，阻抗的单位
Ps,ns,皮秒，纳秒，时间的单位
单位换算：（千进制）
T太(1012) G吉（109）M兆（106）K千（103） ★国际单位m毫（10-3）μ微（10-6）n纳（10-9）p皮（10-12）f飞（10-15）。