曾經(jīng)僅與光纖鏈路相關(guān)的距離和數(shù)據(jù)速率現(xiàn)在可以用銅纜跨越，從而避免了光學(xué)模塊的高成本。 “銅模塊”現(xiàn)在可作為光纖模塊的直接替代品。通過(guò)銅線(xiàn)和均衡器設(shè)備的組合，您現(xiàn)在可以通過(guò)長(zhǎng)電纜接收3.2Gbits/s數(shù)據(jù)，信號(hào)失真非常小。均衡是對(duì)通信電路中與頻率相關(guān)的衰減的補(bǔ)償，目的是在電路的工作頻率范圍內(nèi)建立相等的信號(hào)衰減。請(qǐng)注意，當(dāng)增加均衡時(shí)，通過(guò)115英尺電纜傳播的3.2Gbits/s數(shù)字波形有顯著改善（圖1）。 （Maxim均衡器現(xiàn)在的速率高達(dá)12.5Gbits/s。）

圖1.均衡前后通過(guò)115英尺電纜的3.2Gbits/s信號(hào)。

在高比特率下，銅纜互連組件必須充當(dāng)良好的傳輸通道具有確定的信號(hào)完整性和傳遞給接收器的最大功率（泄漏最?。?。這些組件的信號(hào)泄漏會(huì)對(duì)外界產(chǎn)生電磁干擾（EMI），EMI是必須符合美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)（FCC）和歐盟委員會(huì)（EC）標(biāo)準(zhǔn)的EMC合規(guī)聲明的設(shè)備的主要考慮因素。以下討論包括電纜均衡以延長(zhǎng)傳輸距離和降低系統(tǒng)成本，提出了將輻射降低到較低水平的簡(jiǎn)單方法。

應(yīng)指定互連各種設(shè)備的電纜和連接器以防止干擾，并且還要防止對(duì)輻射能量敏感性的相互影響。對(duì)于帶銅互連的電纜系統(tǒng)，以下措施可有效減少輻射：

平衡信號(hào)線(xiàn)

添加鐵氧體磁珠

扭轉(zhuǎn)電纜

屏蔽電纜/》使用電纜和背板的終端連接器

平衡系統(tǒng)

平衡電纜系統(tǒng)由兩根負(fù)載信號(hào)組成，相對(duì)于第三線(xiàn)（或地）的正（雙極）。理想情況下，兩根信號(hào)線(xiàn)包含所有信號(hào)電流。然而，由于差分線(xiàn)路驅(qū)動(dòng)器并不完美，它們?cè)试S包含不需要的信號(hào)，例如來(lái)自電源的噪聲，嗡嗡聲以及兩條信號(hào)線(xiàn)共有的溫度效應(yīng)。差分接收器拒絕這種公共信號(hào)的能力用稱(chēng)為共模抑制比（CMRR）的品質(zhì)因數(shù)表示。 CMRR是差模增益與共模增益之比，通常以分貝表示。

影響平衡系統(tǒng)性能的另一個(gè)因素是信號(hào)之間的時(shí)間偏差，這是由長(zhǎng)度差異引起的。兩根信號(hào)線(xiàn)。通過(guò)使差分信號(hào)的邊緣不對(duì)準(zhǔn)，長(zhǎng)度差異可能導(dǎo)致接地系統(tǒng)中出現(xiàn)小的電壓尖峰。

對(duì)于沒(méi)有平衡輸出的系統(tǒng)，您可以通過(guò)在輸出端引入變壓器來(lái)產(chǎn)生一個(gè)（圖2） 。變壓器通常放置在系統(tǒng)輸出附近。它提供直流隔離＆＃175;＆＃175;＆＃190;連接到地電位可能與原始單端系統(tǒng)不同的系統(tǒng)時(shí)的額外好處。

圖2 。變壓器轉(zhuǎn)換，單端到差分輸出。

像放大器一樣，變壓器并不理想。它們都允許少量初級(jí)電流在輸出端顯示為差模電流。這種模式轉(zhuǎn)換效應(yīng)在較高頻率下最常見(jiàn)。變壓器的另一個(gè)不可避免的特征是初級(jí)和次級(jí)繞組之間的電容。通過(guò)允許能量（隨頻率增加）與輸出的共模耦合，這種電容增加了不需要的輻射。

鐵氧體磁珠

在差分信號(hào)的導(dǎo)線(xiàn)上滑動(dòng)的小鐵氧體磁珠或環(huán)形線(xiàn)圈通過(guò)充當(dāng)縱向（損耗）變壓器來(lái)降低共模電流。鐵氧體磁珠可用于抑制開(kāi)關(guān)瞬態(tài)和其他高頻信號(hào)的高頻成分。它們通常出現(xiàn)在電源內(nèi)部和用于視頻監(jiān)視器的電纜上，以降低這些系統(tǒng)中的EMI。

鐵氧體磁珠在低阻抗電路中效果最佳，其中50MHz時(shí)的磁珠阻抗高達(dá)500歐姆可以實(shí)現(xiàn)。你應(yīng)該注意不要讓珠芯的飽和度降低，從而降低珠芯的有效性。然而，在多對(duì)電纜上使用鐵氧體磁珠可能會(huì)增加這些對(duì)之間的串?dāng)_。為了說(shuō)明這一點(diǎn)，考慮具有不同負(fù)載阻抗和匝數(shù)的公共磁珠的插入損耗（圖3）。

圖3.磁珠插入損耗與頻率的關(guān)系。

扭轉(zhuǎn)電纜

將信號(hào)對(duì)的兩條線(xiàn)絞合在一起可以大大減少差模輻射，同時(shí)使共模輻射幾乎不受影響。差分（相對(duì)于單端）信令將輻射降低20dB至30dB。對(duì)于信號(hào)對(duì)中的每個(gè)扭曲，從其發(fā)出的磁場(chǎng)抵消了來(lái)自相鄰對(duì)中的扭曲的場(chǎng)。因此，如果扭曲方向相同，耦合到相鄰對(duì)的場(chǎng)幾乎為零。

對(duì)于在單個(gè)束中包含多個(gè)雙絞線(xiàn)的大多數(shù)電纜，這些對(duì)表現(xiàn)出不同的扭曲率。這種變化趨于消除由扭曲過(guò)程中的輕微不對(duì)稱(chēng)引起的耦合。例如，您可以觀(guān)察到用于大多數(shù)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的典型5類(lèi)電纜中對(duì)的不同扭曲率。

屏蔽電纜

電纜屏蔽是控制輻射的關(guān)鍵參數(shù)，屏蔽效能的特征在于傳輸阻抗。傳輸阻抗將屏蔽表面上流動(dòng)的電流與其在表面另一側(cè)產(chǎn)生的電壓相關(guān)聯(lián)。該電壓是由于通過(guò)屏蔽層厚度的擴(kuò)散電流引起的（圖4）。編織屏蔽的有效性也受漏電感的影響。最好的屏蔽是厚壁實(shí)心管，如半剛性同軸電纜。幾種同軸電纜的傳輸阻抗如圖5所示。

圖4. EMI易感性和發(fā)射的傳遞阻抗表示。

圖5.各種電纜類(lèi)型的傳輸阻抗。

使用屏蔽和平衡線(xiàn)路（如屏蔽雙絞線(xiàn)或雙軸線(xiàn)）可以進(jìn)一步減少輻射，因?yàn)槠帘尾辉儆米鞣祷芈窂健Ｈ缓罅魅肫帘蔚奈ㄒ浑娏魇怯捎谄胶饩€(xiàn)的不對(duì)稱(chēng)性。因此，屏蔽電流與信號(hào)線(xiàn)中總信號(hào)電流的百分比會(huì)降低輻射。

電纜和背板終端連接器

在電纜中裝配時(shí)，與負(fù)載或源的最終連接對(duì)于電纜的性能同樣重要。為系統(tǒng)接地提供良好屏蔽和低阻抗連接的連接器非常重要，因?yàn)檫B接器與信號(hào)路徑串聯(lián)。

表1＆＃195;＆＃175;＆ ＃190;連接器電阻與頻率的關(guān)系。

背板應(yīng)用需要高速多端接頭，許多制造商生產(chǎn)的連接器系統(tǒng)的信號(hào)速率高達(dá)12Gbits/s。它們包含差分對(duì)和接地系統(tǒng)，具有良好的受控阻抗和屏蔽。例如，Teradyne和Molex制造了幾個(gè)連接器，稱(chēng)為VHDM，VHDM-HSD和Gbx，它們利用集成在連接器外殼中的接地層。反過(guò)來(lái)，這種結(jié)構(gòu)允許受控阻抗和高水平的屏蔽。國(guó)際工程聯(lián)合會(huì)（IEC）已經(jīng)制作了關(guān)于這些連接器類(lèi)型功能的教程。 （參見(jiàn)他們的網(wǎng)站，在參考部分列出。）

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