SSN（同步开关噪音）

开关噪音由差分对间的感性耦合引起,当传输线上电流变化时,会在邻近的传输线上耦合出感  应电压,并激起感应电流,对邻近传输线上的信号产生干扰.

解决方式：

由于差分信号的特性,可以激励差分对进入奇模模态,在此模态下, 差分对本身对耦合噪音有很好的抑制作用.另外可以通过对线包铝箔屏蔽来减弱对其他邻近差分对的干扰.

在高频通信中,我们更关心的是串音干扰而不是SSN；串音干扰是相邻传输线对内或对间由于寄生电感,电容耦合产生的噪音；对传输线上的信号影响很大；必须加以控制；否则会引起信号波形的严重失真,导致接收端误判断.

串音产生原理

串音干扰可以从电容电感耦合角度去理解,也可以从差分信号和共模信号分量角度去理解.

耦合角度描述：

当动态线上有信号通过时,在信号的上升延区域(即电压电流变化的区域).由于线对间的互感和互容的耦合作用，在静态线上将感应出电流,由于噪音电流在静态线上每个方向上感受到的阻抗都相同,所以前向和后向的电流量将相等. 其中一半向后流回到近端,产生近端串音;另一半向前流动到远程,产生远程串音.

举例分析串音产生的机理和改善方式

管道裡的水向前流,过程中由于管道孔径或管道有凸起物等诸多因素让水流的速度发生有不稳定的现象,但是当到达终点接收端后,有个稳定的接收后,其输入的水流将达到一个稳定状态,但是在过程中仍有由于遇到障碍而往后流的水流向供水端,这段额外的阻止时间为延时TD,近端串音就是水流从不稳定额外的阻止时间并持续2*TD的时间，如下图解说：

当两条传输线靠近时，互容和互感将增加，从而使NEXT增加）近端串音：

当信号前沿传输了一个饱和长度后,近端的电流将达到一个稳定值；而当动态线上的信号到达远端端接电阻后；就不再有耦合噪音电流,但是静态线上还有后向电流流向静态线的近端,这段额外时间等于时延TD.；近端串音就是耦合电流上升到一个恒定值并持续2*TD,然后下降到0,其中上升时间等于信号的上升时间，如下图解说

远程串音：耦合到静态线上前向传播的噪音,移动速度与动态线上的信号前沿向远端传播的速度相同.在静态线上的每一步,一半噪音电流会迭加在已经存在的沿线噪音上.直到信号前沿到达远端,才有电流出现.即信号达到远端时,远端噪音同时到达.因此远端噪音电流为一个很短的负向脉衝,持续时间等于信号的上升时间TD.近端和远端串音的特徵,决定了远端串音将在高频率段产生很大威胁,而近端串音则在中频率段影响较大.

从差分信号分量和共模信号分量角度描述:

近端串音：

差分信号分量和共模信号分量在差分对上所感受到的阻抗不同,这 一阻抗上的差异将导致,静态线产生近端串音.若阻抗上的这一差异越大则NEXT将越大.

远程串音：

由于共模信号分量和差分信号分量电力线分佈不同,所感受到的有效介电係数不同,导致它们的传播速度不同.差分信号分量将先到达远端,而共模信号分量稍晚点到达远端.它们的差值将导致远程串音,若这一速度差异越大将导致远端串音能量越大,FEXT越大

串音干扰由于相邻线间的耦合产生.耦合度越高,串音干扰越大;频率 越高,串音干扰越大;电容稳定性越差,串音越严重;此外,低特性阻抗有利于低串音,绝缘材料介电係数越小,串音越低.只有对理论,制程、加工、成本、规范客户要求整体把握,才能做好线材开发.对于开发工程师而言,需要熟悉制程中的每个细节,不能只局限于理论.

将传输线始端的输入阻抗简称为阻抗;将信号随时遇到的及时阻抗称为瞬时阻抗

如果传输线具有恒定不变的瞬时阻抗，就称之为传输线的特性阻抗;和电阻，电容，电感一样，传输线也是一种理想的电路元件，但是其特性却大不相同，用于仿真效果较好，但电路概念却比较复杂;依传输的讯号型式不同，量测出的阻抗可分为以下三种：

一.单端阻抗 Zse (Single Ended)

二.差动阻抗 Zdiff (Differential Mode)

三.同模阻抗 Zcom (Common Mode)

1.Single end(单端式):

　优点：简单的信号处理、线材低成本(COAXIAL除外，成本较高)

　缺点：工作电压较高、高频易干扰(COAXIAL除外，最不受干扰)

2.Common mode(共/同模)：

　基本上同模传输是用以模拟杂讯或做为量测线材平衡特性的用途，

　并不用在一般的信号传输

3.Differential mode(差分/差动)：

　优点：低电压、有抵消同模杂讯的功能  (高频性能/价格比，最优)

　缺点：信号处理成本较高

一般而言仪器的端口是以单端50Ω的阻抗最为常见。如欲以NA量测“差分讯号”时，需经由Bulan转换将NA的“单端讯号”转换成差分讯号。TDR的“单端讯号”转成“差分讯号”或“同模讯号”时，只需设定仪器端口即可。

什么是特征阻抗?

特征阻抗是对于交流信号(或者说高频信号)来说的.

特征阻抗就属于长线传输中的一个概念。信号在传输线中传输的过程中，在信号到达的一个点，传输线和参考平面之间会形成电场，由于电场的存在，会产生一个瞬间的小电流，这个小电流在传输线中的每一点都存在。同时信号也存在一定的电压，这样在信号传输过程中，传输线的每一点就会等效成一个电阻，这个电阻就是我们提到的传输线的特征阻抗.。

信号在传输的过程中，如果传输路径上的特性阻抗发生变化，信号就会在阻抗不连续的结点产生反射;影响特性阻抗的因素有：介电常数、介质厚度、线宽、铜箔厚度；现实的线路不可能做到完成匹配，故讯号在线路中传输是一连串的穿透(吸收)及反射的结果,传输线对走线上信号的影响主要是：传输线的分布电容 、分布电感以及介质对传输的电磁波的影响等.

特性阻抗是由d, D,Σr 所决定b. 特性阻抗和长度无关,如果测试的频率大于1MHz,特性阻抗与频率几乎无关.c. 仅减小d, 特性阻抗增加d. 仅减小D, 特性阻抗减小e. 仅减小Σr ,特性阻抗增加.d=中心导体的直径(m) D=外部导体或覆被的内径(m)Σr =绝缘材质的介电系数

电缆的特性阻抗是一个复杂的特性，它是由电缆的各种物理参数如：电感、电容、电阻的值决定的。而这些值又取决于导体的形状、同心度、导体之间的距离以及电缆绝缘层的材料。阻抗的突变会造成信号的反射而使信号传输时发生变化，导致错误，所以如何保证线缆在生产过程中的稳定性是生产控制的重点.

在讯号在传输线上，由输入端号到达接收端所需要的时间，依讯号型式可分为：

　一.单端延迟 (Single Ended Delay)

　二.差动延迟 (Differential Mode Delay)

　三.同模延迟 (Common Mode Delay)

典型的延时测试图形

延迟常见问题汇总

1)2根对绞芯线不均匀(导体﹑绝缘)；对内延时差偏大﹔

2)2根对绞芯线发泡度不均匀—对内延时差偏大﹔

3)对绞节距不同—对内延时差不同﹔

4)对绞放线张力不一致—对内延时差偏大﹔

影响对间延时差的因素

对绞节距﹑成缆放线张力

1)对绞节距不同—对间延时差不同﹔

2)成缆放线张力不一致—对间延时差不同

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，

典型的延时差异测试图形

常见的Delay可分为二种：

一.差分对内延迟差(Inter-pair Skew)，是指输入差分讯号下，同一对线内两导体线之Single-end Delay的差值(相减)；是在TDR上设定Differential讯号，一次直接可以量得.

二.差分对间延迟差(Inter-pair Skew)，是指不同对线间之Differential Delay的差值(相减)，（差分）对间延迟差(Inter-pair Skew)，是指不同对线间之Differential Delay相减；是分2次以上量测再计算得到的.

位(时)差-- SKEW      单位  ps/ns

LVDS 是靠+/-一对讯号线在做讯号传输讯号是成双成对的，若其中一根线较长或其他高频效应使讯号跑得不等速，造成讯号在接收端接收的讯号重组时造成还原错误的现象。

同一对讯号线产生的称Intra Skew

不同对讯号线产生的称Inter Skew 

如果Delay Skew数值越小时，表示讯号传输的时间差越小，线材的传输特性　较一致。反之，Delay Skew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.

回路损失是由于电缆结构及相关连接部件的阻抗变化引起的信号衰减，这些变化致使信号反射回信源，在低频时，回路损失的影响较小，但在频率高于50MHZ时，就会产生很大的影响，对于高清视频系统，频率会达到1500MHZ及以上，这时候，回路损失就会成为主要的甚至关键的因素，因此，回路损失在高清系统性能的测试和检验中成为一个关键的考量.

反射系数:反射系数描述了反射回源端的那部分电压与入射电压的比值.反射的信号量由瞬态阻抗的变化量决定.变化量越大,反射信号量就越大.只要信号遇到瞬态阻抗突变,反射就会发生.这可能是在线末端、或者是互连线拓补结构发生改变的任何地方、比如拐角、过孔、T形结构、接插件和封装处等.

电缆上的反射信号的测量涉及到两种方法，一种是回路损失（RL），另一种是结构回路损失（SRL），它与回路损失相似，但是测量方法不一样,SRL从输入阻抗中得出，RL从终端阻抗扫描中得出，两者相比，回路损失是一种更准确测量反射的方法,在现实世界中，我们不能很好地使设备的输入和输出匹配结构悔路损失会是平均线缆输入阻抗不匹配无效，不是一种实际测量方法，回路损失，设定一个特定的阻抗（75欧）不考虑实际的线缆及设备，是更合适的测量方法.

今天我们主要讲述回路损失，它是描述由于设计，生产，加工电缆时的差错所引起的信号损失，回路损失值越高越好.

 典型的延时差异测试图形

为什么要测试RL

在计算机网络世界中，我们有详尽的标准规定怎样去测量和检测网络特性，检测的结果使得终端用户在开机前的系统特性得到保障，现阶段，我们没有这些检验和一系列的测试，更别说数字或高清系统设备，然而随着信号带宽的加大，数据速率的持续提高，这些检测变得更加关键和重要，和计算机网络世界相似，我们不仅要测试加工中的视频线缆，还要测试“链路特性”，也就是说，所有的无源器件，像线缆连接件，馈路，接插件等等，回路损失是检验高频数字和高清链路特性的一种最直接的发法.

是什么引起RL

线缆上的阻抗变化引起RL，因此，任务影响的阻抗公差都会影响电路损失，还包括视频电缆的基本结构，中心导体的成分，生产时绝缘材料的选择，屏蔽材料和方式的选择，外被印字也会影响回路损失.

连接件和其它的无源器件像馈路，连接头、接插件~~~？甚至输入输出设备的连接件的选择都会对RL产生很大的影响，在加工的过成中，对线缆的回路损失也会造成影响，弯曲半径和拉力是经常被线缆操作员忽视的因素，这些和其它影响回路损失的因素将会在后面一一讨论.

传输线的终端匹配主要有如下四种情况：

(1).Open(开路/断路)：传输线终端不接任何元件或者产生断路,瞬态阻抗无穷大.即Z2=∞，反射系数等于1,Vin=Vref（同相反向）,全反射,RL=0



(2).Short(短路)：传输线终端与返回路径之间直接接触或零电阻值.即Z2=0,反射系数等于-1,Vin= -Vref（反相反向）,全反射，RL=0.当区域2的阻抗小于区域1的阻抗时,反射系数为负,反射电压为负电压,即电 阻两端电压总是小于入射电压.






(3).Matching Load(匹配负载)：传输线终端所接负载与传输线特性阻抗匹   配.即Z2= Z1,反射系数等于0,Vref = 0,零反射,RL=∞



(4).Unmatching(不匹配)：

如果RL 数值越趋近于0 时，表示讯号反射的情况越严重，反之，RL 数值越负(越小)时，表示讯号反射的情况越少；回路损失是指信号在传输线上传输时,其反射回来的信号量的大小.反射越小，RL值越大。完全匹配时为“-∞”，Open / Short 则为“0 ”

为什么要担心RL？

高清把我们带进一个少视频多射频的世界，实际上，一个非压缩的高清视频信号（带宽高于1500MHZ）是一个更多的射频信号，因此，许多传输线的理论适用于视频信号，现在一张单一的非压缩的高清视频图象信号的带宽超过标准多信通有线电视/宽带信号，而却，高清系统的宽带限制经常高于传输信通频率，如此高的频率，新的检验方法必须是必要的.

回路损失（RETURN LOSS）RL是回波损耗的简称，是数字电缆产品的一项重要指标，电缆链路由于阻抗不匹配所产生的反射，是一对线自身的反射。不匹配主要发生在连接器的地方，但也可能发生于电缆中特性阻抗发生变化的地方，所以施工的质量是减少回波损耗的关键。回波损耗将引入信号的波动，返回的信号将被双工的千兆网误认为是收到的信号而产生混乱.

素材准备（一些常见物质的介电系数）:

素材准备（一些常见物质的导磁系数）:

介电常数(Dielectric Constant): 介电常数定义为电力线密度与电场强度的比值，在dielectric material(一般用的塑胶)中，介电常数越小，电容的效应越小，电磁波通过的速率越快，目前测量介电常数的方法主要有集中电路法、传输线法、谐振法、自由空间波法等等，其中，传输线法、集中电路法、谐振法等属于实验室测量方法，测量通常是在实验室中进行，要求具有相应的样品采集技术，另外对于已知介电常数材料发泡后的介电常数通常用经验公式得到，量测的方法如下:

导电系数( conductivity)

物质导电的能力，导电系数越大，电阻越小，相当于机械方面的IACS係数.

Velocity：电磁波在介质内的传输速度取决于介质的介电系数（permittivity）,及导磁系数（permeability），如下式:

在真空中：

可见电磁波在真空中是以光速在前进，假如电磁波在介质中传播，我们必需知道介质的相对介电系数及相对导磁系数，以推算电磁波在介质内的传递速度，举例而言，电磁波在SCSI Cable 内的传递速度为：（选用发泡PE绝缘材料，介质系数 2.3，铜导体的导磁系数 1）

在低频时，介质的导电率低，故其流经的电流很小，然而，在高频时，介质内会被导入电流而有损耗，低频看导体，高频看绝缘，就是这样来分析而来的语句，在部分用在基站，有多种设备间的相互干扰的时候，介质的影响也是存在的，由于导体对导体会形成多种磁场，电磁场散逸在空气中或介质而会损失能量，也就是EMI中的辐射干扰(另一种是经由电流影响其他装置的传导干扰)，这能量若耦合到其它装置就造成干扰，若辐射损耗要小，则屏蔽效果要做好，在部分测试屏蔽阻抗的要求的线材时候，会更多考虑绝缘介质的影响.

现今介电常数的影响也更多的让研发重视，其对应的测量技术现在正在不断进步和日益完善，不同的工程要求和实验环境要有具体的选择物料的方法，不可以照葫芦画瓢，生搬硬套，可以DOE阶段进行多种验证.

频域 Frequency  Domain：以讯号的传输频率来描述讯号特性

时域 Time  Domain：以一个讯号的传输时间来描述讯号特性

频域应用计算在讯号传输的波长，一个讯号具体传输波长，与传输数率与介质的介电係数有关，简单记法是频率1G时波长 =30公分(真空中速率)，除以介电係数就是在当量材质的传输波长。

时域在高频应用在评估传输的讯号品质，频率1G 的讯号时间是1 ns=1000ps

增益 ---Gain      单位  dB

自然界没有不借助外力而能将一个单量进行放大的能力，外力的来源分几何方式与外加能源方式两大类。几何方式就是以增加长度、面积或体积，如天线加长或加大电波截断面积来达到讯号收集放大；外加能源方式运用在电子电路用电晶体(三极体)真空管或用Relay以小讯号控制大电流或将讯号放大。

以电子信号连续性分有   Analog类比式

                                        Digital数码式

Analog ---传统自然界存在的讯号模式，具有连续性如声音跟视觉影像

Digital ---以二进位编码将Analog转换，利于电脑作业

一般视觉/ 听觉/味觉的讯号都是连续性的

类比转数位(码)有编码级数(Bits)与取样密度(Clock)两项参数

1---切割越细(编码bits越高)，资料越大失真越少。(CD片音质优于MP3音质)

2---取样时间越密(扫描Clock越高)，资料越大失真越少。(电影片30FPS优于电视卡通24FPS，动作较顺畅)

3---资料量越大传输损耗越大，能源需求越高，储存空间越多，传输媒体要求越高数码式信号以传输方式分Parallel并排式

                      Serial 序列式 

Parallel ---将一个数码节(Byte)分给数条并排的不

                同讯号线，将数据传输的方式。

Serial ---将一个数码节直接用单一条(对)讯号线，

              将数据传输的方式。

爬昇时间 ---Rise Time   单位 – ps

单一个最小对讯号以TDR(Tome Domain Reflect meter)测试讯号由0电压爬昇到测试电压所需的时间。爬昇时间越快则可传输较高的频率，相对较慢则无发传输高的频率，相对的还有一个是下降时间(Fall Time)，但基本上两者时间约为相等，爬升与下降时间相加不可大于一个1/2讯号传输时间