低辐射外部缆线系统的设计

第第页低辐射外部缆线系统的设计随着具有平衡缆线损耗效应的的浮现，系统设计师有能力在很长的铜缆线上，实现高速数据发送。在通信系统设计中，为了得到最佳性能，重要的是控制缆线和的辐射。集成平衡缆线损耗效应的能力是系统互连的主要成本影响。用光纤链路只是考虑距离和速度，现在可以用铜缆线架设。这样可以避开光纤模块的高成本。现在，市场上可用“铜模块”挺直替代光纤模块。这些铜模块包含公司的缆线平衡器。用平衡器器件能够在长缆线上接收3.2gbps数据，而且信号失真十分小。图1示出经过115英尺的信号，用平衡器和不用平衡器之间的比较。所得结果是：用平衡器的信号充实是惊人的。maxim公司的平衡器家族包括工作速率高达12.5gbps的器件。

图1通过115英尺缆线平衡器前后的3.2gbps信号

在高位率，“铜”缆线互连部件必需很好地起到传输通道作用。它们应当具有确定性的信号完整性以及传送到接收器的最大功率而无漏失。缆线互连部件的信号漏失成为到外界的emi（电磁干扰）。而且，当希翼设备以从fcc和ec标准的时，这会变得重要起来。

本文研究降低辐射的容易办法，而缆线平衡能延伸传输长度和降低系统成本。

把设备的不同部分衔接在一起的缆线和衔接器能防止干扰和降低对辐射能量敏感的互相效应。下面研究可降低缆线系统辐射的一些办法：

1、平衡的系统

2、铁氧体珠

3、双绞缆线

4、缆线屏蔽

5、缆线/背板端接衔接器

平衡的系统

一下平衡缆线系统由两条线构成，这两条线相对第3条线或地传输正和负（双极）信号。然而，因为差分线驱动器不是抱负的，所以，将会有一定量的不希翼的信号浮现，如噪声、来自电源的沟通声和信号线上的温度影响。差分接收器抑制这些共用信号的能力用称之为共模抑制比（cmrr）的性能因数来表示。cmrr是差分模式增益与共模增益之比，通常用db表示。在平衡系统中影响性能的还有另一个因数，它是由两条信号线可能的长度差引起的信号间的歪斜。这种长度差将导致差分信号沿不能对准，并在地系统中产生小的尖峰。

不包含平衡输出的系统可以在输出用（见图2）产生平衡输出。变压器通常放置在逼近系统输出的地方。如所用不够抱负，并存在模式转换问题，则小量初级将做为差分模式电流展现在输出。在高频，这种模式转换是最普遍的。变压器的另一因数是从初级到次级的。电容将会增强高频能量到输出的共模耦合，这会增强辐射。采纳变压器的另一益处是变压器能提供系统间的dc隔离，系统地之间可能有电势差。

图2输出的变压器转换

铁氧体珠

若小的铁氧珠或环沿差分信号线滑动，则它将起到纵向变压器的作用，能降低共模电流。它们的性能犹如一个减小的变压器。铁氧体珠或环对衰减高频差分（如开关转换瞬态变幻和其他高频信号）是实用的。往往在电源内和用于视频监视器的缆线上能看到它们，它们用于降低系统的emi。铁氧体珠在低阻抗电路中工作得最好。在50mhz左右，珠阻抗高达500Ω。也应当当心，珠磁芯不能变成饱和，由于这将降低其有效性。用多对缆线时，会增强缆线对之间的串扰。图3示出珠插入损耗随负载阻抗和匝数的变幻。

图3铁氧体珠插入损耗与频率的关系

双绞缆线

双绞线可使差分模式辐射大大降低，而共模辐射不受影响。用差分信号传输与单端传输相比其辐射降低20~30db。每当从缆线辐射电磁场时，双绞线消退来自双绞相邻线的磁场。结果是，若双绞线处于同方向，则耦合到相邻线对的场临近于零。对大多数缆线，在单捆线中含有多对双绞线，双绞线之间扭曲率是变幻的。这种衰化将有助于消退线扭曲过程中一点点不对称所引起的耦合结果。做为一个例子可查看典型的category5缆线的扭曲率，category5缆线用于大多数ethernet网络中，可看到扭曲率的变幻。

缆线屏蔽

在控制辐射中一个比较重要的因数是缆线屏蔽。此关键参数打算辐射性能，它表示缆线所用屏蔽的有效性。传输阻抗表示流经屏蔽表面的电流与跨接在表面另一端的关系。此电压是由流经屏蔽厚度蔓延电流引起的（图4）。

图4传输阻抗图示一极化率和辐射

在网状屏蔽罩中漏也会有影响。最好屏蔽效果的最优罩是薄层围住固态管屏蔽，如半刚性同轴电缆。图5示出几种不同轴电缆的传输阻抗。

图5不同类型缆线的传输阻抗

采纳屏蔽双绞线或屏蔽双导线馈电线的屏蔽平衡线，可使辐射进一步降低，这是由于屏蔽不再用做返回通路。流经屏蔽的唯一电流是由平衡线不对称引起的。因此，辐射降低量为屏蔽电流与信号线上总信号电流的百分比值。

缆线/背板端接衔接器

缆线部件最后到负载或源的衔接和缆线性能同等重要。衔接器能提供良好的屏蔽和到系统地的低阻抗衔接是十分重要