六類模塊pcb調試技(jì)術(shù)

       六類模塊的核心部件是線路闆，它的設計(jì)結構、制(zhì)作(zuò)工藝，基本上(shàng)決定了産品的性能指标。國內(nèi)的同行(xíng)在設計(jì)其pcb時(shí)，往往對于其失效機理(lǐ)理(lǐ)解不透徹，導緻産品性能指标不夠高(gāo)或不能滿足要求。 

    本文根據某外國公司綜合布線專家(jiā)的講課內(nèi)容以及自己實際操作(zuò)經驗進行(xíng)整理(lǐ)。對于CAt6、超CAT6+ 産品的pcb試制(zhì)，具有(yǒu)重要的參考價值。 

    1、執行(xíng)标準及對于重要指标的定義 
    六類模塊執行(xíng)标準是EIA/TIA 568B.2-1，其中最重要的參數(shù)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(tōng)道(dào)阻抗存在，它會(huì)随着信号頻率增加，而使信号的高(gāo)頻分量衰減加大(dà)，衰減不僅與信号的頻率有(yǒu)關，也與傳輸距離有(yǒu)關。随着長度的增加，信号衰減也随着增加。用單位長度上(shàng)信号沿傳輸通(tōng)道(dào)損失的數(shù)量來(lái)度量，表示源發射端信号傳遞到接收端信号強度的比率。 
    回波損耗(Return Loss)：由于産品中阻抗發生(shēng)變化，就會(huì)産生(shēng)局部的震蕩，造成信号反射。被反射到發送端的一部分能量會(huì)形成噪聲，導緻信号失真，降低(dī)傳輸性能。如全雙工的千兆網，會(huì)将反射信号誤認為(wèi)是收到的信号而引起有(yǒu)用信号的波動，造成混亂。反射的能量越少(shǎo)，意味着通(tōng)道(dào)采用的線路的阻抗一緻性越好，傳輸信号越完整，在通(tōng)道(dào)上(shàng)的噪聲越小(xiǎo)。回波損耗RL的計(jì)算(suàn)公式：回波損耗=發射信号÷反射信号。 
    在設計(jì)中，保證阻抗的全線路一緻性，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)失效的途徑。 
    例如pcb線路的層間(jiān)距離不均勻、傳輸線路銅導體(tǐ)截面變化、模塊內(nèi)的導體(tǐ)與六類線纜導體(tǐ)不匹配等，都會(huì)引起回波損耗參數(shù)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号耦合，也就是說，當一條線對發送信号時(shí)在另一條相鄰的線對收到的信号。這種串擾信号主要是由于臨近繞對通(tōng)過電(diàn)容或電(diàn)感耦合過來(lái)的。 
    如何減少(shǎo)電(diàn)容或電(diàn)感耦合過來(lái)的信号，或者通(tōng)過補償的辦法，抵消、減弱其幹擾信号，使其不能産生(shēng)駐波，是解決該參數(shù)失效的主要辦法。 

    2、核心技(jì)術(shù)以及失效機理(lǐ) 
    下述內(nèi)容主要根據韓國某公司超六類模塊pcb調試試制(zhì)過程的解釋，具有(yǒu)很(hěn)重要的參考意義。在模塊的試制(zhì)階段，用理(lǐ)論做(zuò)指導，以計(jì)算(suàn)機輔助設計(jì)為(wèi)依據，很(hěn)快達到預期的效果。 
    在我們國內(nèi)進行(xíng)的六類模塊pcb設計(jì)中，主要以線路對角補償理(lǐ)論做(zuò)依據，進行(xíng)大(dà)量的試制(zhì)工作(zuò)，也同樣可(kě)以達到預期的效果。下述理(lǐ)論作(zuò)為(wèi)參考。 

    3.1 模塊與插頭引起的信号外漏現象 
    信号在鏈路上(shàng)，會(huì)發生(shēng)相互間(jiān)的信号幹涉現象。為(wèi)了防止信号幹涉現象，在平衡鏈路中導體(tǐ)進行(xíng)扭繞，達到平衡傳輸的目的。扭繞結構雖然會(huì)造成信号間(jiān)的相位變化，同時(shí)，增大(dà)了線路上(shàng)的信号衰減。這個(gè)結構稱之為(wèi)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(wèi)了達到這個(gè)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(hé)接插件之間(jiān)的相連，相互連接區(qū)內(nèi)形成導體(tǐ)之間(jiān)進行(xíng)的平衡結構，即六類系統的永久鏈路。在永久鏈路內(nèi)産生(shēng)了在平衡線路所發生(shēng)的信号幹擾現象，即串擾，解決串擾問題，是進行(xíng)高(gāo)速通(tōng)信用連接件制(zhì)造的核心技(jì)術(shù)。 
    在接觸端子之間(jiān)産生(shēng)接觸損失，也因此所産生(shēng)衰減、反射損失等現象。這種損失在高(gāo)速信号傳輸時(shí)是産生(shēng)障礙和(hé)故障的問題點，通(tōng)過解決這些(xiē)問題，是進行(xíng)高(gāo)速通(tōng)信用連接件制(zhì)造的核心技(jì)術(shù)。 

    3.2 模塊與插頭産生(shēng)信号外漏的解釋 
    在模塊與插頭中的連接線路中，插頭內(nèi)的每對連接端子也是平衡線路。 
    平衡線路中導體(tǐ)産生(shēng)信号外漏及阻抗的損耗。 
    阻礙通(tōng)信的最大(dà)因素是信号外漏。 
    外漏問題的解決方法可(kě)通(tōng)過研究E場(chǎng)和(hé)H場(chǎng)，或從研究反向衰減的方法中尋找解決方案，這是高(gāo)速通(tōng)信用連接件制(zhì)造的核心技(jì)術(shù)。 

    3.3 E場(chǎng)和(hé)H場(chǎng) 
    平衡線路上(shàng)所發生(shēng)的信号幹擾，即電(diàn)磁場(chǎng)幹擾，可(kě)通(tōng)過E場(chǎng)和(hé)H場(chǎng)的分布進行(xíng)描述。 
    電(diàn)子通(tōng)信線路測試的主要參數(shù)是掃頻下進行(xíng)的相關測量。在這個(gè)頻率信号上(shàng)附加語音(yīn)或數(shù)據包進行(xíng)傳輸，傳輸速度要求越高(gāo)， 頻率越快。 
    采用計(jì)算(suàn)機仿真技(jì)術(shù)，将這部分使用一些(xiē)專用儀器(qì)查看，失效模型。 

    3.4 信号外漏的解決方法 
    解釋産生(shēng)問題的插座信号外漏現象，最基本的方法是根據電(diàn)感和(hé)電(diàn)容所發生(shēng)的信号外漏仿真圖，在信号集中區(qū)域收集信号并進行(xíng)返送。以下圖表是将IDC端子處的外漏信号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(shù)返還(hái)，從而解決外漏的問題。 
    設計(jì)中，耦合電(diàn)容的設計(jì)是關鍵參數(shù)，與其耦合線路的長度、線間(jiān)距離、寬度、補償線路布置等有(yǒu)關。 
    考慮到六類系統采用4對線同時(shí)傳輸信号，必然對其産生(shēng)綜合遠端串繞和(hé)綜合遠端串繞，考慮到所有(yǒu)的影(yǐng)響，進行(xíng)計(jì)算(suàn)機仿真，進行(xíng)補償線路設計(jì)。下圖是設計(jì)超六類線路闆時(shí)進行(xíng)的計(jì)算(suàn)機模拟以及進行(xíng)的線路設計(jì)過程。 

    3.5國內(nèi)同行(xíng)一般進行(xíng)的六類模塊pcb調試過程 
    國內(nèi)同行(xíng)一般進行(xíng)的六類模塊過程，主要在确定主幹回路後，進行(xíng)補償回路的設計(jì)，進行(xíng)了大(dà)量的方案設計(jì)和(hé)樣品制(zhì)作(zuò)，在補償線路、pcb層間(jiān)結構基本确定後，後續工作(zuò)主要是通(tōng)過工藝的改進提高(gāo)性能。 
    主要調整的參數(shù)有(yǒu)： 
    ① 層間(jiān)間(jiān)隙參數(shù);銅箔厚度參數(shù);8根主傳輸線路布置參數(shù)、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(jiān)隙等; 
    ③ 對于pcb加工廠工藝參數(shù)的調整。