在我們接受過的眾多信號完整性理論的教誨里,關于串擾有一條原則就是帶狀線拉開5H,微帶線拉開7H,這樣做的據說能夠躲開百分之90以上的串擾。今天就讓高速先生通過測試驗證一下微帶線7H的理論,看看是不是真的那么穩!
我們開始了本次新測試板的研究哈。在包地和不包地的情況下,我們使兩根單端線(紅色)的阻抗相同,兩根線的gap距離為7H,H就不用高速先生再多說是什么意思了吧。然后前面說了,我們把包地過孔的距離由視頻中的400mil縮短至50mil,在這樣的情況下我們來看看包地和不包地的性能到底是怎么樣的哈。
50mil一個地過孔其實是包地包得非常好的一個設計了,根據視頻中的描述,在400mil地過孔距離的情況下,我們的包地效果會在某些頻段呈現出反諧振的效果,其實這個是因為4分之一波長阻抗變換的理論造成的。那么理論上我們把地過孔打得更密之后,會不會把反諧振的頻段推到50GHz之后呢?我們先來看看包地的遠端串擾結果,如下所示,的確沒有出現反諧振的波動點,說明50mil一個點的情況下能保證50GHz內不出現阻抗變換的反諧振點,這個順帶補充一句,具體地過孔距離與反諧振點的關系其實是可以計算的,有空高速先生可以針對這一塊詳細展開,這里先不啰嗦了,我們還是回到主題先。
那么現在你們肯定很著急想知道,如果只是拉開距離不包地的串擾是怎么樣的呢?好,這次高速先生不賣關子了,直接對比如下。
可以看到,如果包地的地過孔設計很好的話,包地的效果就出來了,在整個50GHz的頻段內,包地的串擾都是優于不包地的。文章寫到這里其實已經講明白了一個設計非常好的包地,地過孔非常緊密的情況下,在同樣的間距下面,包地其實還是有明顯的好處的。高速先生覺得說到“明顯”這兩個字大家可以不太相信,不就是遠端串擾的結果好幾個dB而已,為什么說很明顯呢?高速先生決定繼續往下說。
串擾只是它的其中一個表象,我們信號傳輸其實最關心的還是插入損耗,也就是到底有多少能量能去到接收端。從這個指標來說,大家可能會覺得厲害很多哈,如下所示:
在不包地的情況下,插入損耗在10GHz之后就明顯的變差,最后去到50GHz時,損耗幾乎比包地多了50%。其實也很容易理解,因為能量是守恒的,串擾的能量多了,在阻抗一致,反射回源端的能量基本相等的情況下,傳到接收端,也就是插入損耗肯定會變差啦。說白了就是損耗掉的能量去到了串擾那里了。
根據這個理論,我們再對比以下這個東西,大家就會更明白了,如果只是單線,沒有串擾的情況下的插入損耗又會怎么樣呢?
話不多說,直接上結果!
可以看到單線沒有串擾的情況下,損耗的結果會進一步的變好。這就更說明了串擾對損耗的影響是非常大的,換句話說就是串擾消耗掉插入損耗的比例還是非常大的,尤其當串擾差于-15dB的情況下,基本上插入損耗會減小一個很大的比重。
本期文章的信息量還是比較大的,因此高速先生最后對本文做一個總結,讓大家更清晰的了解到本文想要表達的宗旨哈。
1.對于單端的微帶線來說,在不包地的情況下7H其實并不穩,如果并行長度在inch級別的時候,串擾對于損耗的影響還是非常大的;
2.一個設計很好的包地其實是能夠改善串擾的,會有正面的幫助;
3.無論是包地還是不包地,由于存在了串擾,損耗都會變差,至于變差多少就和串擾的大小成比例。
4.像單端的微帶線能夠走到那么高頻段的情況,高速先生第一個想到的就是射頻走線,像目前最高的有77GHz的毫米波,因此包地對于射頻信號來說還是非常非常必要的。而相對數字信號而言,一般高速的數字信號不會是單端線,因此不在這個范圍內考慮。
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