洞见:高速数字信号及数据通信中的射频互连(上篇)
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洞见:高速数字信号及数据通信中的射频互连(上篇)

但凡涉及高速数字信号的应用,信号传输质量必然是关键要素,而此类应用所使用的众多电子产品均采用高速射频互连技术。射频互连可作为设备之间相互连接的完整路径,射频互连结构包括同轴线缆组件、微带传输线,以及配备射频连接器、转接头及衰减器的波导。众多的无线通信系统需要使用大量的射频互连路径,以实现诸如敏感传感器模块的连接、射频模块与天线的连接,以及联网设备之间的连接。随着射频硬件的数字化程度越来越高,越来越多的应用需要在射频硬件之间的数据传输中使用高速数字信号。除此之外,最新的高速数字技术也需要在连接器接口、布线和芯片扇出结构中使用射频同轴传输线和微带(带状)传输线。

对于射频通信系统及高速数字数据传输系统而言,要想发挥其最大性能,必须对互连技术、电路间互连以及电路设计多加重视。射频互连件的工作频率可高达数百吉赫(千兆位每秒),多用于通信设备、高性能计算及传感器等各种高速数字应用。高速数字信号所使用的射频互连件种类繁多,例如BNC、CX/MMCX、SMT/SSMT、SMA/SSMA、SMB/SSMB、SMC/SSMC、TNC连接器,以及射频转接头等。

时序即所有

信号时序与信号质量是高速数字设计中的重要概念。数字通信系统设计中关注的主要问题包括:其一,如何隔离更易影响其他信号、且同时更易受其他信号影响的高速信号;其二,如何通过保持信号完整性来确保信号能够到达其目的地。在通信系统中,数字信号需要经各种互连件从芯片传输至封装体,再从封装体传输至射频电路板迹线,之后从迹线传输至高速连接器。在这当中,一旦传输路径的源头端或接收端发生任何电气断连,便会对信号时序和质量造成影响。

高速数字应用中的射频互连还需要进行适当隔离,且需要具备防护电磁干扰的能力。因此,屏蔽和连接器质量的重要性不言而喻。此外,许多高速数字应用的互连密度较高,间距较小,因此经常使用推挽式连接器以及由多种射频连接器组成的连接器套件,这类套件中的连接器常见有弹簧针式连接器和卡合式连接器。还需要注意的重要一点是,要想减小不同并行数字信号之间的延迟,相应传输线的长度必须高度匹配。然而,鉴于高密度数字信号路径的复杂性,这一设计在实际应用中并不易实现。

下篇提要

在《洞见:高速数字信号及数据通信中的射频互连(下篇)》中,我们将对高速数字通信中的互调失真以及高速数字应用中的挑战等概念展开探讨。

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