差分讯号控制之包带工艺探讨

所谓差分方式传输（信号完整性理论之差分讯号），就是发送端在两条信号线上传输的幅值是相等的，相位是相反的电信号，而对于接收端，将会对接收的两条信号做 减法运算，这样就获得了幅值翻倍的信号，其抗干扰原理是：假如两条信号都收到同样的（同向、等幅度）的干扰信号，由于接收端是怼接收的两条线信号进行减法处理，因此干扰信号会被基本抵消。也就是说，一个差分放大器的输入有效信号幅度只需要几毫伏，但是它却能够对一个高达几伏特的共模信号无动于衷。那么怎么样才能保证两条信号线受到的干扰信号尽量是同相、等幅呢？办法之一就是要将那两根线扭在一起，也就是所谓的“双绞线”，因为有一个电磁学定理：可以近似地认为双绞线收到的干扰信号是同相、等幅度的，所以差分信号在信号传输中用得比较多，也就有原因了，最大的诱因就是抗干扰性强；如下图所示：

近两年大数据的商用及规范的升级，(PCIe 6.0 0.71版草案即将完成：年底正式发布 带宽256GB/s);各种服务器，交换机的需求增长带来高速线缆的市场被打开，这时候，研究高速线出身的研发也吃香的喝辣的，TE,Molex, Amphenol的高速研发工程师目前的薪资待遇也是水涨船高，作为实践派的小编我都自愧不如，其实相比设计，我认为制造工艺过程才是高速传输过程的重心，其中最基础的研究就是差分讯号，差分信号对于信号完整性来说是非常重要的一个项目,很多通信协议使用了差分传输方式,例如USB,HDMI,SAS,SFP还有LVDS等等，差分信号的优点是有目共睹的,主要是在共模抑制上面,因为差分对的物理结构是两条距离比较近的传输线,他们有共同的参考面,两条信号线传输相位相反幅值相等的信号,因此对于外界辐射的静电场几乎抵消,而且信号计算的是同一时间两条信号幅值得差值,那么对于相近的信号线来讲,收到干扰后产生的变化是相等的,因此差值也不会变化,这就提高了干扰的抑制能力.

对于差分信号；我们设计所关注最主要的是差分阻抗这条线的S参数；而如何保证S参数就是各家目前在讨论的重点，目前的差分对主要就是传输数据信号。由于我们在使用时周围却可能出现各种杂乱的干扰信息，假如这些干扰信号进入数据线的内层导体，叠加到本来传输的信号上，是不是有可能干扰或改变原来传输的信号，从而造成有用信号损耗或出现问题？而这包带的铝箔层则对我们要传输的信息起着防护和屏蔽的作用，一般采用背胶铝箔+背胶麦拉的结构来保证铝箔的屏蔽效果，当然并不是所有的数据线都有两层屏蔽，有些有多个屏蔽层，有的只有一层，或者甚至没有。屏蔽是对两个空间区域之间进行金属的隔离，以控制电场、磁场和电磁波由一个区域对另一个区域的感应和辐射。具体讲，就是用屏蔽体将导体线芯包围起来，防止他们受到外界电磁场/干扰信号的影响，同时也能阻止线内的干扰电磁场/信号向外扩散。高频数据线的屏蔽层主要由铜、铝等非磁性材料制成，一般为编织铜网（铝镁编织网）或铜箔（铝箔等），它们的厚度很薄，远小于使用频率上金属材料的集肤深度。需要说明的一点是它的一端必须与电路的信号的连接，因为屏蔽层的效果主要不是由于金属体本身对电场、磁场的反射、吸收而产生的，而是由于屏蔽层的接地产生的，接地的形式不同将直接影响屏蔽效果，如何保证屏蔽的稳定性就是线缆厂商需要特别关注的重点，最近我们调研市场并走访一家专业的屏蔽包带设备专业厂商，并做了深入交流给大家分享。

我们不生产设备，只是优质设备的推崇者

对于屏蔽的重要性一家不言而喻，如何保证包覆的服帖和性能的稳定，普通的包带设备已经无法满足，需要一款设备做到零张力，铝箔在包带的时候不会让里面的芯线伤到，而且需要稳定，目前我们采访杭州华栋智能科技有限公司（网站：www.hzzhongyexin.com）的陈总，其特别提到他们的一款零张力包带机（包纸机、缠绕机），多头包带机（4头）同时工作，为解决铝箔在包带的时候不会让里面的芯线伤到，而且需要稳定这一难题，他们发明了一种零张力主动吐带主轴结构，有效地改进了包带环节不稳定影响了电气特性，他们包带设备的发明专利（专利号202010530937.5），有兴趣的可以去国家专利网站去查看了解。

对于我们线缆行业从业者而言，更喜欢的是设备运转的结构和运作原理，如何达成我们期望的效果，经过陈总同意，我们拍啦部分工作过程中的图片给各位行业人员参考交流。

对于产出的产品的性能验证，我们去实验室进行高频性能的测试对比，给大家参考，高频数据的差异不言而喻。

随着5G技术的应用及包括云计算、大数据高端软件，信息通信和网络设备，物联网及在智慧城市，网络信息安全等新一代信息技术的应用，普通40G QSFP组件已经无法满足飞速发展的高速通讯需要，100Gbps QSFP、200Gbps QSFP-DD等高速线应运而生，其超高的传输速度要求更高的电气特性稳定性，对于制作设备的稳定精度要求更高，我们未来需要了解更多的细分工序的产品改善的设备应用到生产制造中，我们不生产设备，我们是线缆自动化应用的推崇者，欢迎交流分享好的产品，欢迎有好的设备厂商约稿，共同探讨未来更多更好的产品应用。