現今資訊傳輸豐沛的時代,許多裝置之間都要靠著傳輸線來做高速傳輸檔案,包含資料傳輸、圖片傳輸、影音傳輸等,人手多條傳輸線已成為常態。
看似結構簡單的傳輸線,其實是由多種零組件進行組裝,除了各組件本身的高頻特性之外,組件之間的加工及相容性更是對製造商的一大考驗,在確認高頻完整性之前,首先必須克服的難題則是在時域測項(Time Domain)的特性阻抗(Characteristic impedance)管控,因為在訊號傳輸的過程中,傳輸通道就像是水管,必須保持管道暢通。
特性阻抗的潛在風險有哪些?
特性阻抗對於訊號完整性的影響極大,稱Characteristic impedance是高頻之母也不為過,因為在傳輸通道中大部分的設計、加工不良均可以從Characteristic Impedance中看出端倪,在現實中產品常見的問題如下:
- 連接器端子的接觸面積不足,造成訊號反射過大
- 裸線的絕緣層包覆不均產生訊號失真
- 零組件走線、折彎設計不良影響訊號發散
- 產品加工處的虛焊、開路造成訊號傳輸失敗
所有設計、製程不良都可能全面性的影響高頻特性,例如:插入損耗(Insertion Loss)、反射損耗(Return Loss)、遠近端訊號串擾(NEXT/FEXT Crosstalk)等,而產品的Propagation Delay/ Delay Skew表現若超出了設備晶片解析的能力時,也會造成誤碼率的提升、資料需重傳而讓使用者感覺速度變慢甚至失效。此時,若缺乏優異的分析能力,則可能造成訂單的流失、產能的延宕、大量的客訴,後果不堪設想。
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百佳泰在Cable & Connector的特性阻抗分析經驗豐富,藉由Characteristic Impedance的解析皆可將大部分問題排除,並進一步協助客戶規劃完善的因應改善方法。以百佳泰過往的真實USB Type-C Cable案例所示,該產品的插入損耗過大,在實際運用上容易造成資料傳輸失敗,經我們技術團隊透過特性阻抗的檢測分析後,發現樣品在組件Paddle Card的阻抗設計過低,並於剝線加工處過高,兩者使得特性阻抗的落差(不連續面)過大,進而影響訊號傳輸時的損失量。
下圖一為傳輸線阻抗調整前之波形,可看見紅色標示不連續面落差約21.41Ω,影響Insertion Loss(下圖二)嚴重超標,訊號大量損失。
經由百佳泰團隊分析後,並提供客戶改善建議,樣品修正Paddle Card阻抗以及裸線線加工等建議,Impedance不連續面改善為13.29Ω(下圖三), Insertion Loss特性順利通過標準,其品質改善立竿見影(下圖四)。
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