曾經僅與光纖鏈路相關的距離和數據速率現在可以用銅纜跨越，從而避免了光學模塊的高成本。 “銅模塊”現在可作為光纖模塊的直接替代品。通過銅線和均衡器設備的組合，您現在可以通過長電纜接收3.2Gbits/s數據，信號失真非常小。均衡是對通信電路中與頻率相關的衰減的補償，目的是在電路的工作頻率范圍內建立相等的信號衰減。請注意，當增加均衡時，通過115英尺電纜傳播的3.2Gbits/s數字波形有顯著改善（圖1）。 （Maxim均衡器現在的速率高達12.5Gbits/s。）

圖1.均衡前后通過115英尺電纜的3.2Gbits/s信號。

在高比特率下，銅纜互連組件必須充當良好的傳輸通道具有確定的信號完整性和傳遞給接收器的最大功率（泄漏最小）。這些組件的信號泄漏會對外界產生電磁干擾（EMI），EMI是必須符合美國聯邦通信委員會（FCC）和歐盟委員會（EC）標準的EMC合規聲明的設備的主要考慮因素。以下討論包括電纜均衡以延長傳輸距離和降低系統成本，提出了將輻射降低到較低水平的簡單方法。

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

平衡信號線

添加鐵氧體磁珠

扭轉電纜

屏蔽電纜/》使用電纜和背板的終端連接器

平衡系統

平衡電纜系統由兩根負載信號組成，相對于第三線（或地）的正（雙極）。理想情況下，兩根信號線包含所有信號電流。然而，由于差分線路驅動器并不完美，它們允許包含不需要的信號，例如來自電源的噪聲，嗡嗡聲以及兩條信號線共有的溫度效應。差分接收器拒絕這種公共信號的能力用稱為共模抑制比（CMRR）的品質因數表示。 CMRR是差模增益與共模增益之比，通常以分貝表示。

影響平衡系統性能的另一個因素是信號之間的時間偏差，這是由長度差異引起的。兩根信號線。通過使差分信號的邊緣不對準，長度差異可能導致接地系統中出現小的電壓尖峰。

對于沒有平衡輸出的系統，您可以通過在輸出端引入變壓器來產生一個（圖2） 。變壓器通常放置在系統輸出附近。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不同的系統時的額外好處。

圖2 。變壓器轉換，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電流在輸出端顯示為差模電流。這種模式轉換效應在較高頻率下最常見。變壓器的另一個不可避免的特征是初級和次級繞組之間的電容。通過允許能量（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

在差分信號的導線上滑動的小鐵氧體磁珠或環形線圈通過充當縱向（損耗）變壓器來降低共模電流。鐵氧體磁珠可用于抑制開關瞬態和其他高頻信號的高頻成分。它們通常出現在電源內部和用于視頻監視器的電纜上，以降低這些系統中的EMI。

鐵氧體磁珠在低阻抗電路中效果最佳，其中50MHz時的磁珠阻抗高達500歐姆可以實現。你應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，在多對電纜上使用鐵氧體磁珠可能會增加這些對之間的串擾。為了說明這一點，考慮具有不同負載阻抗和匝數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系。

扭轉電纜

將信號對的兩條線絞合在一起可以大大減少差模輻射，同時使共模輻射幾乎不受影響。差分（相對于單端）信令將輻射降低20dB至30dB。對于信號對中的每個扭曲，從其發出的磁場抵消了來自相鄰對中的扭曲的場。因此，如果扭曲方向相同，耦合到相鄰對的場幾乎為零。

對于在單個束中包含多個雙絞線的大多數電纜，這些對表現出不同的扭曲率。這種變化趨于消除由扭曲過程中的輕微不對稱引起的耦合。例如，您可以觀察到用于大多數以太網網絡的典型5類電纜中對的不同扭曲率。

屏蔽電纜

電纜屏蔽是控制輻射的關鍵參數，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的電流與其在表面另一側產生的電壓相關聯。該電壓是由于通過屏蔽層厚度的擴散電流引起的（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易感性和發射的傳遞阻抗表示。

圖5.各種電纜類型的傳輸阻抗。

使用屏蔽和平衡線路（如屏蔽雙絞線或雙軸線）可以進一步減少輻射，因為屏蔽不再用作返回路徑。然后流入屏蔽的唯一電流是由于平衡線的不對稱性。因此，屏蔽電流與信號線中總信號電流的百分比會降低輻射。

電纜和背板終端連接器

在電纜中裝配時，與負載或源的最終連接對于電纜的性能同樣重要。為系統接地提供良好屏蔽和低阻抗連接的連接器非常重要，因為連接器與信號路徑串聯。

表1＆＃195;＆＃175;＆ ＃190;連接器電阻與頻率的關系。

背板應用需要高速多端接頭，許多制造商生產的連接器系統的信號速率高達12Gbits/s。它們包含差分對和接地系統，具有良好的受控阻抗和屏蔽。例如，Teradyne和Molex制造了幾個連接器，稱為VHDM，VHDM-HSD和Gbx，它們利用集成在連接器外殼中的接地層。反過來，這種結構允許受控阻抗和高水平的屏蔽。國際工程聯合會（IEC）已經制作了關于這些連接器類型功能的教程。 （參見他們的網站，在參考部分列出。）

參考文獻

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Howard Johnson，“高速數字設計，黑魔法手冊”，第295-338頁，PTR Prentice Hall出版物。

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Howard Johnson，”高速信號傳播，高級黑魔術，“PTR Prentice Hall出版物。

Eric Bogatin，”信號完整性簡化“，Prentice Hall現代半導體設計系列