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高頻治具設(shè)計(jì)的現(xiàn)況與未來(lái)

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Allion Labs / Paul Chou

隨著科技的日新月異，高速影音數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨笠膊粩噙M(jìn)化，例如HDMI的規(guī)范從 HDMI 2.0 發(fā)展到 HDMI 2.1 ，傳輸速率由6.0 Gbps 直接發(fā)展至 12 Gbps，讓影像傳輸?shù)男矢弦粚訕?；又如目?USB 3.2 Gen 2的最大傳輸速度為10 Gbps，但為了讓速度快上加快，USB-IF 協(xié)會(huì)即將在全新的USB 4 讓傳輸速度躍升至20 Gbps，等同于 Thunderbolt3 的傳輸速度。

然而，當(dāng)用戶(hù)在追求絕佳傳輸質(zhì)量與實(shí)時(shí)性的那一刻，線材的穩(wěn)定性和優(yōu)劣必然會(huì)直接影響到使用者體驗(yàn)；舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)使用者將未認(rèn)證的線纜插上設(shè)備后，常會(huì)發(fā)生裝置無(wú)反應(yīng)的情況。

高頻測(cè)試常見(jiàn)五大問(wèn)題

百佳泰為多家國(guó)際連接器協(xié)會(huì)所認(rèn)證的實(shí)驗(yàn)室，可為客戶(hù)執(zhí)行驗(yàn)證測(cè)試，提供測(cè)試所需要的相關(guān)高頻治具設(shè)計(jì)。從2016年開(kāi)始可針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)或是特殊規(guī)格的連接器提供高頻量測(cè)試治具設(shè)計(jì)的客制化服務(wù)，我們累積了多達(dá)百件以上的High Frequency治具設(shè)計(jì)案量及經(jīng)驗(yàn)，并找出以下在高頻測(cè)試時(shí)最常發(fā)生的五大問(wèn)題：

一．阻抗不匹配（Impedance NOT matching）

阻抗匹配（Impedance matching）是指為了使信號(hào)功率能從信號(hào)源（source）到負(fù)載（load）得到最有效的傳遞，讓信號(hào)在傳遞過(guò)程中盡可能不發(fā)生反射現(xiàn)象。

Issue：阻抗不匹配若發(fā)生時(shí)，會(huì)形成反射、能量無(wú)法傳遞，不僅降低效率還會(huì)產(chǎn)生震蕩、輻射、干擾等不良影響。

二．串音干擾（Crosstalk）

兩條信號(hào)線之間的耦合干擾現(xiàn)象，可分為近端及遠(yuǎn)程干擾。

Issue：串音干擾發(fā)生時(shí)，會(huì)影響信號(hào)完整性。

三．頻域的衰減（Attenuation）

高頻信號(hào)由A傳遞至B，于傳輸過(guò)程中產(chǎn)生的信號(hào)損失以及各種損耗成分的總和。

Issue：頻域的衰減發(fā)生時(shí)，會(huì)造成信號(hào)傳導(dǎo)不良，降低效率等不良影響。

四．反射損失（Return Loss）

高頻信號(hào)由A傳遞至B，于傳輸過(guò)程中產(chǎn)生的信號(hào)損失以及各種損耗成分的總和。

Issue：頻域的衰減發(fā)生時(shí)，會(huì)造成信號(hào)傳導(dǎo)不良，降低效率等不良影響。

五．衰減串音比ACR （Attenuation to Crosstalk Ratio）

遠(yuǎn)程串音與衰減的差值。

Issue：當(dāng)ACR發(fā)生時(shí)，即代表Crosstalk與Insertion Loss可能也有相應(yīng)的問(wèn)題發(fā)生，造成信號(hào)完整性可能有所影響及訊號(hào)效率降低的不良情況產(chǎn)生。

Potential Risk	Improve Method
阻抗匹配（Impedance matching） ? 反射損失（Return Loss）	調(diào)整PCB阻抗特性，減少高頻治具板對(duì)待測(cè)連接器和線材的影響優(yōu)化客戶(hù)原始提供腳位設(shè)計(jì)規(guī)范以及規(guī)格，減少信號(hào)衰減
頻域的衰減Attenuation (Insertion Lost)	電路設(shè)計(jì)上的調(diào)配高頻PCB材料的選用加工方式（錫多錫少皆會(huì)有影響）
串音干擾（Crosstalk）衰減串音比ACR (Attenuation to Crosstalk Ratio)	Trace走線不靠太近，可用via將訊號(hào)回流 Trace不上綠漆可減少干擾 Differential pair可用一上一下方式放置來(lái)降低干擾

針對(duì)五大問(wèn)題百佳泰可提供相對(duì)應(yīng)的解決方案

百佳泰高頻治具應(yīng)用于實(shí)際案例

我們以測(cè)試驗(yàn)證和實(shí)際上遇到的案例提供客制化高頻治具解決方案，可逐一對(duì)應(yīng)，讓您的產(chǎn)品無(wú)論從開(kāi)發(fā)初期到上市都能保有良好的質(zhì)量。以下為百佳泰在高頻治具設(shè)計(jì)上所搜集的一些案例：

Example 1:? 待測(cè)物 pin腳與治具板連接處，接觸面所造成的阻抗不匹配（Impedance not matching）:

解決方案：減少待測(cè)物 pin腳與治具板連接處，因電容效應(yīng)過(guò)大而造成阻抗偏低的影響。

Example 2: 客戶(hù)連接器加工方式所造成的Insertion Loss影響

解決方案：改善加工方式，減少I(mǎi)nsertion Loss。

Example 3: 同一平面，相鄰太近的Trace，造成Crosstalk的現(xiàn)象

解決方案：相鄰的Differential pair采不同層面的走線方式，減少信號(hào)太近造成的串音干擾。同時(shí)利用貫穿孔（via），縮短信號(hào)的Return Path。

?

Example 4:HDMI ACR Test Failed

解決方案：由于ACR是測(cè)試遠(yuǎn)程串音與衰減的差異值，藉由減少Crosstalk & Insertion Loss來(lái)讓ACR test更容易通過(guò)。

一站式高頻治具設(shè)計(jì)與測(cè)試服務(wù)

高頻治具的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)，儼然已成為連接器、線纜驗(yàn)證不可或缺的一環(huán)。目前唯有百佳泰能提供客戶(hù)從圖樣、Sample到治具，全方位從驗(yàn)證測(cè)試、設(shè)計(jì)改善、到取得證書(shū)，協(xié)助您大幅縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)時(shí)程，成為市場(chǎng)中有競(jìng)爭(zhēng)力的高質(zhì)量產(chǎn)品。

若有關(guān)高頻測(cè)試治具需求請(qǐng)洽百佳泰或參照下列網(wǎng)址獲得進(jìn)一步信息: http://wsmcp.cn/test-fixture/

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