如何量化损耗指标?

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书接前文,讲了导体损耗与介质损耗的基础知识,在实际的工作中如何量化。常见的量化指标便是衰减。

当信号沿传输线传播时,损耗对信号的主要影响就是使信号幅度衰减。

关于衰减,记住下面的公式

若功率加倍,则分贝值变化为10log(2)=10x0.3=3dB。

通常用“3dB 变化”一般指功率加倍。如果功率下降50%,则分贝值的变化为10xlog(0.5)=-3dB。

了解完衰减,关于导体损耗和介质损耗,还有单独的量化公式:

导体损耗的公式:

介质损耗的公式:

  • a_cond表示由导线损耗引起的单位长度衰减(单位为dB/in);
  • a_diel表示由介质损耗引起的单位长度衰减(单位为dB/in);
  • w表示线宽;f 表示正弦波频率(单位GHz);
  • δ表示耗散因子;
  • εr表示介电常数实部。

Intel 关于插入损耗标准有个表格:

之前就一直疑惑这个标准是怎么来的?心血来潮,想着既然有上面的损耗公式,那索性算一算。

先讲一下插入损耗。

在射频和微波电路中,以最常用的传输线为例,插入损耗(Insertion Loss)通常定义为输出端口所接收到的功率Pl与输入端口的源功率Pi之比,常用dB表示。

一般来说,插入损耗也是基于导体损耗和介质损耗为主。

根据上面的公式,填入相关参数值,得出:

导体损耗:

介质损耗:

w=4mil;Z0特性阻抗50Ω;tan(δ)&εr参考下图Mid-loss板材相关信息:

得出总损耗为 0.65 dB/in。

考虑到这张插入损耗的表针对微带线和带状线分别做了要求,而计算公式没有针对微带线和带状线的而做出区分。

导体损耗和介质损耗的公式在链路的评估中能否适用于微带线?或者说这个公式是不是有应用场景的限制?这些疑惑,还是留给大家。因为认知和产品的不同,对应的标准有千差万别。但有一点是共识的:链路管控,重点就是控制损耗

减小损耗就是如何减小导体损耗和介质损耗,对应的两个重要因素是:铜箔和材料

如果信号在传输过程中,到达终端的时候,衰减很大,该怎么办?信号的衰减过大,是可以通过相关的补偿技术来提升信号质量。这里面牵扯到预加重、去加重和均衡概念。

预加重就是发送端增大高频分量,先补偿高频分量的损耗。

去加重是发送端减少低频分量,使得高频分量损耗后与之平衡。

上面两种又称为前馈均衡(Feed-Forward Equalization,FFE)。

均衡的作用就是相当于高通滤波器,去掉串扰的危害。均衡又是整个补偿技术最重要的,非常适用高速串行链路,这方面的知识留给下一篇。

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