一、 電線及傳輸性能簡概 電線,是一種用以傳輸電流或信息的載體。按照內(nèi)容來劃分,可以分為幾種: 1.單純用以電流傳輸 電力電纜,架空電纜,普通配電線等強(qiáng)電電流和小型變壓器配合傳輸弱電電流,如充電器用線 2.傳輸電流+簡單信號 和繼電器或控制器配合,傳輸電流來控制簡單的用電設(shè)備,用表達(dá)不同含義。如鐵路控制信號:紅、黃、藍(lán) 3.傳輸弱電模擬信號+弱電控制線 如早期的信息傳輸線,電視、計算機(jī)等等數(shù)據(jù)傳輸線,信號線傳輸模擬信號,控制線用以檢測、控制、供電用。 4.傳輸弱電數(shù)字信號+弱電控制線 如HDMI和液晶顯示設(shè)備配套的數(shù)據(jù)傳輸線 5.傳輸信號分為模擬信號和數(shù)字信號 模擬信號是以波形方式記載信息內(nèi)容的傳輸方式:頻分制、脈幅調(diào)制 數(shù)字信號是首先對模擬信號進(jìn)行量化、編碼再進(jìn)行傳輸?shù)姆绞剑簳r分制、脈碼調(diào)制 二、 電線傳輸?shù)男阅苤笜?biāo) 低頻:12KHz以下,主要參數(shù)為電容,特征電容不平衡 高頻:12KHz以上,參數(shù)有衰減、串音、延遲、延遲差、特性阻抗、傳輸速度等 三、 傳輸參數(shù) 1. impedance阻抗 型號形式不同,一般有三種:Single end單端阻抗 訊號+地線 Differential差分阻抗,即特性阻抗 正訊號+負(fù)訊號,兩者相反 Common同;蚴枪材W杩 相同兩正訊號,極性和方向都相同 特性阻抗:傳輸線受其結(jié)構(gòu)的影響,而有一高頻信號傳輸時,導(dǎo)體內(nèi)各點(diǎn)電壓與電流的特性比。公式如下: Z=V/I=√R′+j2πfL′/G′+j2πfC′=√L′/C′ 假設(shè)G′,R′很小,f>0 特性阻抗實(shí)質(zhì)是一種電阻,是電磁波沿均勻電纜線路傳播而沒有反射時所遇到的阻抗。 電感L設(shè)為不變,由公式可知特性阻抗與電容C成反比,故阻抗的改良方式:電感無法改變,只能改良電容。 電容與絕緣介質(zhì)常數(shù)、導(dǎo)體線徑、導(dǎo)體之間的距離、導(dǎo)體與鋁箔麥拉間的距離四項(xiàng)有關(guān)。 1)電容與介質(zhì)常數(shù)和導(dǎo)體線徑成正比,與導(dǎo)體之間距離和導(dǎo)體與鋁箔麥拉距離成反比 2)介質(zhì)常數(shù)通過發(fā)泡來改變,發(fā)泡度越高,介質(zhì)常數(shù)越小。(空氣介質(zhì)常設(shè)為1,發(fā)泡度越高,與空氣融合越多,介質(zhì)常數(shù)越。 3)導(dǎo)體與鋁箔麥拉距離越大,即包帶越松,電容就越小,阻抗便越大。
2. Attenuation衰減/插入損失 是指輸出電壓(Vout)與入射電壓(Vin)相比訊號損耗剩下多少,一般用NA來量測,以dB的型式表示,其公式如下: α=10lg(Pout/Pin)=20lg(Vout/Vin) 如果衰減數(shù)值越趨近于0時,表示訊號損耗的情況越少,反之,數(shù)值越負(fù)(越。⿻r,表示訊號損耗的情況越嚴(yán)重。 衰減是信號通過電纜,電線制品到達(dá)接收段前都會被減弱,這減弱的大小即信號強(qiáng)度在輸入點(diǎn)和接收點(diǎn)的比例即衰減。 3. Delay延遲時間 是指訊號在傳輸線上,由輸入端到達(dá)接收端所需的時間。 4.Skew延遲時間差 是指在不同的訊號線上,訊號到達(dá)接收端的時間差,也就是Delay的差值,常見的可分為二種: 1對內(nèi)延遲差(Intra-pair skew)是指輸入差分訊號下,同一對線內(nèi)兩條線的單端延遲時間的差值(相減)。 2對間延遲差(Inter-pair skew)是指不同對線間的差分延遲時間的差值(相減) 如果延遲差數(shù)值越小,表示訊號傳輸?shù)臅r間差越小,線材的傳輸特性較一致。反之,延遲差數(shù)值越大時,表示訊號傳輸?shù)臅r間差越多,線材的傳輸特性較不一致。 4. Xtalk,Cross talk串音 兩線路之間互相干擾的電磁雜訊,一般會隨著頻率之升高而增加。計算公式如下: Xtalk=10lg(Pout/Pin)=20lg(Vout/Vin) in dB by NA Xtalk=Vout/Vin in % by TDR 簡而言之,串音是對絞線信號輸入端與接收端間的噪聲強(qiáng)度。 如果串音數(shù)值越趨近于0dB(或近0%)時,表示雜訊干擾的情況越嚴(yán)重。反之,串音dB數(shù)值越負(fù)(或近0%)時,表示雜訊干擾的情況越少。 串音主要分為近端串音NEXT和遠(yuǎn)端串音FEXT。
制造因素:壓扁、變形 四、 性能指標(biāo)與傳輸性能之間的關(guān)系 衰減:影響信號傳輸距離 特性阻抗:影響電線與相匹配設(shè)備器件的匹配程度,影響傳輸質(zhì)量 延遲時間:影響傳輸速度(在數(shù)字信號線中),影響傳輸質(zhì)量(在模擬信號線中) 延遲差:影響傳輸容量(對間延遲差) 串音:影響電線與周圍電磁設(shè)備器件之間的干擾程度
五、 常見高頻相關(guān)單位及換算 dB分貝,主要為形容聲音類的單位,衰減及串音等 Hz赫茲,頻率的單位 Ω歐姆,阻抗的單位 Ps,ns,皮秒,納秒,時間的單位 單位換算:(千進(jìn)制) T太(1012) G吉(109)M兆(106)K千(103) ★國際單位 m毫(10-3)μ微(10-6)n納(10-9)p皮(10-12) f飛(10-15) |