高频信号系列讲堂：一、Cable高频特性介绍
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随着数字电路工作速度得提高，Cable上信号的传输速率也越来越高，如USB3.0的信号速率已经达到5Gb/s，SATA的信号速率已经达到6Gb/s，新的标准HDMI2.0、USB3.1的工作速率更高。对于高速Cable来说，很重要的一点就是要保证信号传输的完整性，从而避免信号产生大的反射和衰减。相应的，为保证信号传输的完整性，需验证Cable的高频参数，从而分析问题原因，更好地定位问题。
1常见高频Cable
USB Cable
HDMI Cable
DP Cable
MHL Cable
SATA Cable
RF Cable
LAN Cable
2高频测试项目
Attenuation/Insertion Loss—衰减
Return Loss—回波损耗/反射损失
FEXT—远端串音
NEXT—近端串音
Cable Differential Impedance—线材差分阻抗
Connector Impedance—连接器差分阻抗
Delay—传播延时
Intra-Pair Skew—差分对内延迟差
Inter-Pair Skew—差分对间延迟差
例如USB 协会对USB Cable高频测试项目定义如下:
1, Differential Impedance;
2, Common Mode Impedance;
3, Delay;
4, Intra Pair Skew;
5, NEXT/FEXT;
6, Differential to Common Mode Conversion;
7, Attenuation/Insertion Loss
3高频参数意义
1)衰减(Attenuation)
是指输出功率(Pout)与输入功率(Pin),相比讯号损耗后剩下多少.是用NA(网络分析仪)来量测，可有仪器直接量得，并且以dB的型式表示，其公式如下：
α=10log(Pout/Pin)
如果ATT数值越趋近于0时，表示讯号损耗的情况越少。反正，ATT数值越负(越小)时，表示讯号损耗的情况越严重。
2)反射损失(RL, Return Loss)
是指讯号因阻抗不匹配造成输入讯号反射的现象，二反射讯号与入射讯号的比以dB型式表示，即为反射损失。
其量测是以NA直接量测所得。
其计算公式如下:
▲反射见上图中S11和S22
3)串音(Xtalk, Cross talk)
两线路之间互相干扰的电磁杂讯，一般会随着频率之升高而增加。
串音主要分为两大类其计算公式如下：
近端串音 NEXT=10 log(Pnear/Pin) in dB
远程串音 FEXT=10 log(Pfar/Pin) in dB
如果Xtalk 数值越趋近于0Db(or 近100%)时，表示杂讯干扰的情况越严重。
▲串音测试图形
4)特性阻抗(Characteristic Impedance, Z)
传输线受其材料及结构的影响，当传输高频讯号时，导线内各点电流与电压的特性比。阻抗的不一致(不匹配)会导致高频讯号的反射。
其公式如下：
▲瑛差分阻抗测试图形
5)传播延时(Delay)
是指在讯号在传输线上，由输入端到达接收端
所需的时间是在TDR上设定Differential 讯号，可以一次量得
▲传播延时测试图形
6)传播延迟时间差(Delay Skew)
是指在不同的讯号线上，讯号到达接收端的时间差，也就是Delay的差值，差分Delay可分为两种：
差分对内延迟差(Intra-pair Skew)，是指输入差分讯号下，同一对线内两导线之Single-end Delay的差值(相减)。
差分对间延迟差(Inter-pair Skew)，是指不同对线间之Differential Delay的差值(相减)。
如果Delay Skew数值越小时，表示讯号传输的时间差越小，线材的传输时间特性较一致。
反之，Delay Skew数值越大时，表示讯号传输的时间差越多，线材的传输时间特性较不一致。