如何量化傳輸線中的導(dǎo)體損耗和介質(zhì)損耗呢

書接前文，講了損耗的基礎(chǔ)知識(shí)，還有相關(guān)損耗方面的知識(shí)需要補(bǔ)充。

1.衰減

當(dāng)信號(hào)沿傳輸線傳播時(shí)，損耗對(duì)信號(hào)的主要影響就是使信號(hào)幅度衰減。

關(guān)于衰減，記住下面的公式

若功率加倍，則分貝值變化為10log(2)=10x0.3=3dB。

通常用“3dB 變化”一般指功率加倍。如果功率下降50%，則分貝值的變化為10xlog（0.5）=-3dB。

至于衰減的其他詳細(xì)的知識(shí)，可以參考今天轉(zhuǎn)載的一篇文章。

2.損耗

損耗的分類有多種，我們重點(diǎn)關(guān)注導(dǎo)體損耗和介質(zhì)損耗。如何量化導(dǎo)體損耗和介質(zhì)損耗。

導(dǎo)體損耗的公式：

介質(zhì)損耗的公式：

a_cond表示由導(dǎo)線損耗引起的單位長(zhǎng)度衰減（單位為dB/in）；

a_diel表示由介質(zhì)損耗引起的單位長(zhǎng)度衰減（單位為dB/in）；

w表示線寬；f 表示正弦波頻率(單位GHz）；δ表示耗散因子；εr表示介電常數(shù)實(shí)部。

有時(shí)候，人會(huì)多想。

有一天，看到Intel 關(guān)于插入損耗標(biāo)準(zhǔn)表格：

看了好久。

之前就一直疑惑這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是怎么來的？心血來潮，想著既然有上面的損耗公式，那索性算一算。

先講一下插入損耗。

在射頻和微波電路中，以最常用的傳輸線為例，插入損耗（Insertion Loss）通常定義為輸出端口所接收到的功率Pl與輸入端口的源功率Pi之比，常用dB表示。

一般來說，插入損耗也是基于導(dǎo)體損耗和介質(zhì)損耗為主。

根據(jù)上面的公式，填入相關(guān)參數(shù)值，得出：

導(dǎo)體損耗：

介質(zhì)損耗：

w=4mil；Z0特性阻抗50?；tan(δ)&εr參考下圖Mid-loss板材相關(guān)信息：

得出總損耗為 0.65 dB/in。

考慮到這張插入損耗的表針對(duì)微帶線和帶狀線分別做了要求，而計(jì)算公式?jīng)]有針對(duì)微帶線和帶狀線的而做出區(qū)分。

導(dǎo)體損耗和介質(zhì)損耗的公式在鏈路的評(píng)估中能否適用于微帶線？或者說這個(gè)公式是不是有應(yīng)用場(chǎng)景的限制？這些疑惑，還是留給大家。因?yàn)檎J(rèn)知和產(chǎn)品的不同，對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)有千差萬別。我的心里已有答案，呵呵。

君子和而不同。

有一點(diǎn)是共識(shí)的：鏈路管控，重點(diǎn)就是控制損耗。

減小損耗就是如何減小導(dǎo)體損耗和介質(zhì)損耗，對(duì)應(yīng)的兩個(gè)重要因素是：銅箔和材料。

3.補(bǔ)償技術(shù)

如果信號(hào)在傳輸過程中，到達(dá)終端的時(shí)候，衰減很大，該怎么辦？

信號(hào)的衰減過大，是可以通過相關(guān)的補(bǔ)償技術(shù)來提升信號(hào)質(zhì)量。

這里面牽扯到預(yù)加重、去加重和均衡概念。

預(yù)加重就是發(fā)送端增大高頻分量，先補(bǔ)償高頻分量的損耗。

去加重是發(fā)送端減少低頻分量，使得高頻分量損耗后與之平衡。

上面兩種又稱為前饋均衡（Feed-Forward Equalization，F(xiàn)FE）

均衡的作用就是相當(dāng)于高通濾波器，去掉串?dāng)_的危害。均衡又分為：

CTLE（Continuous-Time Linear Equalizer）連續(xù)時(shí)間線性均衡器：除低頻分量，以使其與高頻分量的衰減相匹配。如果又為濾波器添加大高頻分量的增益以提升其幅度，這種方法稱為有源連續(xù)時(shí)間線性均衡器。即使奈奎斯特的衰減高達(dá)15dB，采用連續(xù)時(shí)間線性均衡器的濾波器仍能令其恢復(fù)睜眼。

FFE（Feed-Forward Equalization）前饋均衡：額外的高頻分量添加到發(fā)送端的始發(fā)信號(hào)中，這樣當(dāng)信號(hào)邊沿到達(dá)遠(yuǎn)端，這些高頻分量又被衰減到與低頻分量持平。

DFE（判決反饋均衡）：在接收端做相關(guān)操作，也能實(shí)現(xiàn)相同的效果。即使在奈奎斯特頻率的總衰減高達(dá)25~35dB，只要綜合施加連續(xù)實(shí)際線性均衡器、前饋均衡和判決反饋均衡技術(shù)，就可以恢復(fù)閉合的眼圖?？傊?，均衡技術(shù)非常適用于高速串行鏈路。

當(dāng)然，在信號(hào)傳輸過程中，我們還可以通過Repeater （ Retimer &Redriver）中繼器來調(diào)整信號(hào)質(zhì)量，來保證信號(hào)的完整性。這個(gè)留給后面再講吧。


審核編輯：劉清