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傳輸線特性(Transmission line characteristics)
Adaptec的研發(fā)力量主要集中在了解那些可能影響到電纜信號(hào)傳輸準(zhǔn)確率的特性上。這些特性包括阻抗、衰減、串音、延時(shí)和延時(shí)傾斜。傳輸特性告訴我們傳輸線在一系列給定條件下將如何工作。傳輸特性是所有電纜特性交互作用下的結(jié)果。
特征阻抗(Characteristic impedance)
特征阻抗是指一條傳輸線上的電阻、電導(dǎo)、電感和電容的綜合影響。
電纜的特征阻抗必須與發(fā)射和接收電路的阻抗相匹配。否則將產(chǎn)生信號(hào)反射,造成信號(hào)損失和變形。
對(duì)阻抗的影響(Effects on impedance)
對(duì)阻抗的影響因素主要有導(dǎo)體尺寸、絕緣材料、絕緣厚度、屏蔽效果和頻率。
電容(Capacitance)
電容是電子電路上的一種特性,與電壓變化相對(duì)抗。電容使通過(guò)傳輸線的信號(hào)發(fā)生變形,因此,電容越小越好。電容的大小取決于頻率。
對(duì)電容的影響(Effects on capacitance)
電纜設(shè)計(jì)中的許多因素會(huì)影響到電容,包括絕緣材料和厚度。
電介質(zhì)(Dielectric)
電介質(zhì)是電纜中位于導(dǎo)體之間的物質(zhì)。充當(dāng)電介質(zhì)材料的物質(zhì)應(yīng)該具有極差的導(dǎo)電性,但能夠非常有效地支持靜電場(chǎng),就像在電容器中起的作用一樣。電介質(zhì)的一個(gè)重要特性是它支持靜電場(chǎng),但以發(fā)熱方式所消耗的能量最少。電介質(zhì)損失(因發(fā)熱引起的能量損失)越小,其材料的效果就越好。絕緣材料的電介質(zhì)常數(shù)變化將影響電纜的特性。
電感(Inductance)
電感是電子電路中對(duì)抗電流變化的特性。任何導(dǎo)體在通過(guò)電流時(shí)都會(huì)受到電感的影響,因此,電路中的電感越小越好。電感使通過(guò)傳輸線的信號(hào)發(fā)生變形,其大小取決于頻率。
對(duì)電感的影響(Effects on inductance)
許多電纜設(shè)計(jì)因素能影響電感。主要因素有導(dǎo)體尺寸、絕緣厚度和屏蔽效果。
電感器(Inductor)
電感器是一種被動(dòng)電子元件,以磁場(chǎng)形式貯存能量。電纜本身就是一種電感特性很低的直線電感器。
電阻器(Resistance)
電阻在電子線路中阻礙電流的流動(dòng)。所有金屬性導(dǎo)體都具有電阻,其值越小越好。電阻以發(fā)熱的形式消耗傳輸線中的能量。
外皮的作用同樣會(huì)影響到電阻。在頻率增高時(shí),外皮作用加大,使信號(hào)聚集于導(dǎo)體的外緣。
對(duì)電阻器的影響(Effects on resistance)
許多電纜設(shè)計(jì)因素能影響電阻,包括導(dǎo)體尺寸、導(dǎo)體材料、電鍍材料、溫度和長(zhǎng)度。
衰減或插入損失(Attenuation or insertion loss)
衰減是信號(hào)長(zhǎng)距離傳輸過(guò)程中自然產(chǎn)生的一種結(jié)果,通常以dB/ft為單位進(jìn)行測(cè)量。它使信號(hào)的振幅減小或縮短,而損失的信號(hào)以發(fā)熱或反射的形式被浪費(fèi)掉。任何類(lèi)型的信號(hào)都回產(chǎn)生衰減。傳輸過(guò)程中的衰減越小越好。
對(duì)衰減的影響(Effects on attenuation)
衰減受到導(dǎo)體尺寸、導(dǎo)體/電鍍材料、絕緣材料、阻抗和頻率的影響。
串音(Crosstalk)
串音是指通過(guò)一個(gè)電纜元件的信號(hào)對(duì)另一個(gè)電纜元件中信號(hào)的影響。它是電纜中噪音的主要來(lái)源。來(lái)自一個(gè)信號(hào)的噪音會(huì)影響到其它信號(hào),產(chǎn)生信號(hào)歪斜-在同一位置上兩個(gè)信號(hào)間的差異。
串音是一個(gè)信號(hào)的電場(chǎng)或磁場(chǎng)對(duì)另一信號(hào)的電場(chǎng)或磁場(chǎng)產(chǎn)生作用而導(dǎo)致的干擾。產(chǎn)生串音的現(xiàn)象通常稱(chēng)為電磁沖突(EMI)。
對(duì)串音的影響(Effects on crosstalk)
導(dǎo)體類(lèi)型、扭曲、屏蔽和頻率等電纜特性會(huì)影響串音。
衰減與串音的比率(Attenuation to crosstalk Ratio)
衰減與串音的比率(ACR)是指由電線或電纜傳輸媒體所產(chǎn)生的信號(hào)衰減與遠(yuǎn)端串音之間的差異,以分貝為單位。
接收信號(hào)要達(dá)到一個(gè)可被接受的數(shù)位出錯(cuò)率,其衰減和串音都必須降至最低。在實(shí)際應(yīng)用中,衰減取決于電線或電纜傳輸媒體的長(zhǎng)度和規(guī)格,是一個(gè)固定的量值。但是我們可以通過(guò)保證使雙絞線緊緊地但不變形地絞合在一起,并且通過(guò)正確固定和安裝電線和電纜媒體之間的連接器來(lái)減少串音。
ACR是一個(gè)定量指標(biāo),表明在一個(gè)通訊電路中,衰減過(guò)的信號(hào)比目的(接收)端的串音強(qiáng)多少。在正常性能下,ACR的指數(shù)至少要達(dá)到幾個(gè)分貝。如果ACR不夠大,出錯(cuò)就會(huì)很頻繁。在許多場(chǎng)合中,即使對(duì)ACR有很小的提高,都能大大降低數(shù)位出錯(cuò)率。
時(shí)間與傳播延遲(Time and propagation delay)
信號(hào)歪斜和延時(shí)與信號(hào)通過(guò)傳輸線所需要的時(shí)間間隔有關(guān)。歪斜是指最早和最晚到達(dá)目的或起始端的信號(hào)之間的時(shí)間差異。而一根電纜的傳播延遲測(cè)量的是信號(hào)在該傳輸線上經(jīng)過(guò)的時(shí)間。
對(duì)時(shí)間與傳播延遲的影響(Effects on time and propagation delay)
傳播延時(shí)和信號(hào)歪斜受絕緣材料和導(dǎo)線絞合的影響。導(dǎo)線絞合引起的雙線長(zhǎng)度不一和電介質(zhì)變形,電介質(zhì)常數(shù)的變化,導(dǎo)體和介質(zhì)間的空氣間隙,由于電纜本身造成的雙線長(zhǎng)度不一都會(huì)反過(guò)來(lái)影響信號(hào)歪斜。數(shù)據(jù)時(shí)鐘出錯(cuò)的可能性將隨著延時(shí)和信號(hào)歪斜的增加而增加。
