通常，大家一提到高頻高速，就會感覺很高大上，會想到哪一張張高頻測試圖形和那來自大洋彼岸貴重的測試設備和一套套測試治具及專業(yè)的模擬軟件，但是隨著產(chǎn)品的升級換代，對于高頻高速已經(jīng)盡在眼前，USB4,SFP+,HDMI2.1等等線材現(xiàn)在都需要考慮信號完整性和電氣性能，現(xiàn)在產(chǎn)品的競爭力就是體現(xiàn)在產(chǎn)品設計成本，性能，舊有的設備和方法可能已經(jīng)無法跟上線纜發(fā)展的腳步！在當今高頻高速的世界里面，一個產(chǎn)品從設計到量產(chǎn)成功還有很多的過程，今天我們就一起探討這個高頻高速的電氣特性和制程生產(chǎn)控制的參數(shù)關系！這些都是小編過往的經(jīng)驗分享，您可以依據(jù)分享找出最優(yōu)的解決問題的方案并加以驗證...

傳輸線基礎知識（帶著以下兩個問題開始我們的學習交流之旅）

什么樣的一條線才可以視為傳輸線？

什么樣的情況下，線材的傳輸被視為高頻傳輸?

電線電纜特性參數(shù)介紹

■參數(shù)名稱：衰減，?點擊了解【你必須懂的參數(shù)之一【衰減（Attenuation）】;表示電磁波在均勻電纜上每公裡的衰減值，它由兩部分組成，由於金屬導體中的損耗而產(chǎn)生的衰減.

衰減-Attenuation 單位–dB

高頻電子訊號在傳動時由於基本材料電阻，產(chǎn)生訊號強度(電壓)降低以外，尚有因高頻引發(fā)的Impedance，導致電子訊號強度再被降低,基本電阻的衰減取決於導體材質可稱直流衰減,電容電感的衰減取決於頻率高低可稱交流衰減，且頻率越高此衰減越嚴重.

定義：指輸出端功率（Pout）比入射端功率（Pint）降低了多少，以dB（分貝）來表示。也可以是指輸出電壓（Vout）與入射電壓（Vin）相比訊號損耗剩下多少，一般是用NA（網(wǎng)路分析儀）來量測，可由儀器直接量得，其公式如下：

衰減常數(shù)（電線電纜手冊一）

表示電磁波在均勻電纜上每公裡的衰減值，它由兩部分組成，

由於金屬導體中的損耗而產(chǎn)生的衰減；

由於介質中損耗產(chǎn)生的衰減

αn={[RLGL-ω-2LLCL+(RL+ω2LL2)(GL2+ωL -2C2)1/2]/2} 1/2

在低損耗近似中，上式可近似為：

αn=(RL/Z0+GL*Z0)/2

從兩個電壓比值奈培數(shù)到同一比值的dB數(shù)之間存在一個簡單的轉換關係，如果兩個電壓的比值奈培數(shù)為rn，同樣電壓比值的dB數(shù)為rdB，由於它們等於相同的電壓比，所以可以得到：

10rdB/20=ern;rdB=rn*20loge=8.68*rn

所以傳輸線單位長度的衰減dB/長度為：

αdB=8.68αn=4.34(RL/Z0+GL*Z0)

注：αn表示衰減，為奈培/長度

αdB表示衰減，為dB/長度

RL表示導線單位長度串聯(lián)電阻

CL表示單位長度電容

LL表示單位長度串聯(lián)回路電感

GL表示由介質引起的單位長度并聯(lián)電導

Z0表示傳輸線特性阻抗，單位為Ω（傳輸線理論）

論上，這雖是頻域中的衰減，但衰減卻與頻率沒有內在聯(lián)繫，然而事實上，在現(xiàn)實世界中，對於非常好的傳輸，由於趨膚效應的影響，單位長度串聯(lián)電阻隨著頻率的平方根增加；由於介質損耗因數(shù)的影響，單位長度并聯(lián)電導隨著頻率而增加，這意味著衰減也會隨著頻率的升高而增加，高頻率正弦波的衰減要大於低頻率的衰減.

單位元長度損耗由兩部分組成，一部分是由導線損耗引起的衰減：αcond=4.34(RL/Z0),另一部分衰減與介質材料損耗有關：αdiel=4.34(GL*Z0)，總衰減為：αdB=αcond＋αdiel

隨著頻率的升高，介質引起衰減的增加速度要比導線引起衰減的增加速度快，那麼會存在某一頻率，使得在這一頻率之上時介質引起的衰減處於主導地位.

低衰減因素

低衰減可歸於下列因素：

a.很大的中心導體直徑

(d)或絕緣介電材質的直徑。

介電材質能防止高頻能量經(jīng)由電阻成份散逸而保存的能力.介電材質散逸

係數(shù)越低, 代表其傳遞高頻能量之能力越高.

b.中心導體直徑或覆被低阻值.

c.低介電係數(shù).

d.低的集膚效應深度.

實際生產(chǎn)過程控制重點

??材料衰減：有電壓的情況下,分子會產(chǎn)生擺動,擺動會產(chǎn)生熱量,即而把部分能量轉化為熱能.

??導體衰減：導體會發(fā)熱,消耗的為熱能.反射衰減：遇到材料不均勻點

??控制重點：設計關鍵點

?阻抗，絕緣外徑，導體外徑，屏蔽狀況

?阻抗大—衰減小﹔

?絕緣線徑大—阻抗大—衰減小﹔

?導體直徑大—衰減小﹔

?發(fā)泡度大—介電常數(shù)小—衰減小﹔

?編織密度增加—衰減小﹔

?編織+鋁箔結構—衰減小﹔

?鋁箔厚度增加—衰減小﹔

??控制重點：制造過程關鍵點

?芯線的皮厚偏小----- 衰減增大

?附著力不穩(wěn)定及芯線外觀不良粗糙-----衰減增大

?芯線的絕緣材質-----介電常數(shù)小.衰減小.

?導體的大小---導體偏小---衰減大

?測試線材的長短---線長衰減大

?測試的環(huán)境及線材的屏蔽效果(遮蔽率)----環(huán)境差---衰減大

不同線種的應用設計理論重點介紹【同軸線結構】

影響衰減的因素﹕阻抗﹑絕緣線徑﹑導體直徑﹑編織錠子數(shù)﹑每錠根數(shù)

■阻抗增大—衰減減小﹔

■絕緣線徑增大—阻抗增大—衰減減小﹔

■導體直徑增大—衰減減小﹔

■發(fā)泡度增加—介電常數(shù)減小—衰減減小﹔

■外導體變化的影響

■編織密度增加—衰減減小﹔

■編織+鋁箔結構—衰減減小﹔

■鋁箔厚度增加—衰減減小﹔

不同線種的應用設計理論重點介紹【對絞線結構】

影響衰減的因素﹕導體﹑絕緣介質﹑絕緣線徑﹑對絞節(jié)距﹑對屏蔽松緊﹑對屏蔽厚度﹑成纜節(jié)距﹑總屏蔽﹑總屏蔽厚度﹑對內延時差.

■導體線徑大—衰減小﹔導體絞合節(jié)距增大—衰減減小﹔

■導體絞合質量差(起股﹑松散﹑不圓整等)—高頻衰減跳動。

■絕緣介質﹕發(fā)泡度增大—介電常數(shù)減小—衰減減小﹔

■絕緣線徑﹕絕緣線徑增大—阻抗增大—衰減減小﹔

■對絞節(jié)距﹕對絞節(jié)距增大—衰減減小﹔

■對屏蔽松緊

■鋁箔繞包過緊—衰減增大﹔鋁箔繞包緊—高頻衰減無跳動﹔

■鋁箔繞包過緊—高頻衰減跳動﹔鋁箔繞包松—高頻衰減有跳動。

■鋁箔繞包不平整—高頻衰減跳動.

【衰減參數(shù)之系數(shù)的說明】

影響衰減的因素﹕在衰減參數(shù)的應用里面一般有兩個系數(shù)比較重要，如附

以下為常規(guī)手動測量和軟件測試的圖形供參考交流！

小結建議

以上所寫部分公式主要為理論知識，在實際制程中很少會根據(jù)這些公式來計算，在實際制中影響衰減的主要因素是阻抗，所以控制阻抗穩(wěn)定是非常重要一個環(huán)節(jié)，這就要求在做導體時注意OD穩(wěn)定、外觀美觀、無刮傷、凸起等會影響到阻抗的不良因素，對於芯線要求OD穩(wěn)定、同心度高、表面光滑美觀，絞線時要求絞距穩(wěn)定、收/放線張力平衡，對於外被要求押出時不能過緊過松，所以只有做好線的每一個工段，才能保證阻抗變化不大，才能保證衰減較好 ，對于線纜研發(fā)工程師而言，不僅理論知識要掌握好，更重要的是理論結合實際來綜合設計考量。