使用帶有槳卡的連接器能否提高信號(hào)完整性(SI)性能?
在上圖測試案例中，將具有高SI性能的槳卡與低高度連接器高度結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)理想的解決方案。
基礎(chǔ)設(shè)施通信設(shè)備，如服務(wù)器和交換機(jī)，在企業(yè)計(jì)算環(huán)境中已經(jīng)變得越來越快。因此，必須提高這些系統(tǒng)中使用每個(gè)組件的信號(hào)完整性(SI)性能，并在確保設(shè)備性能方面發(fā)揮作用。傳統(tǒng)印刷電路板(PCB)傳輸會(huì)產(chǎn)生較大插入損耗。
在降低連接器高度的同時(shí)，傳輸損耗需要必須得到改進(jìn)。連接器可能需要放置在散熱器下(如圖2所示)，以使其更接近ASIC(應(yīng)用專用集成電路)，從而減少PCB傳輸損耗。
下面的圖1顯示了從ASIC到I/O的常規(guī)PCB路徑傳輸。
現(xiàn)有微同軸連接器產(chǎn)品在13 GHz以下沒有出現(xiàn)傳輸質(zhì)量問題。然而，共振發(fā)生在目標(biāo)頻率17 GHz附近，導(dǎo)致傳輸質(zhì)量惡化。
下圖1和圖2顯示了傳統(tǒng)連接器產(chǎn)品的近端串?dāng)_(NEXT)和遠(yuǎn)端串?dāng)_(FEXT)。紅色的圓圈表示共振點(diǎn)。
所發(fā)生的共振頻率取決于地面返回路徑的長度。如果地面返回路徑長度(波長“λ”)較長，則諧振頻率出現(xiàn)在低頻段。相反，如果接地返回路徑長度較短，則諧振頻率出現(xiàn)在高頻頻段。
使用線纜來解決主要挑戰(zhàn)，跨越線束作為一種可能解決方案正在引起人們的注意。圖2顯示了從ASIC到I/O的跨越線束傳輸，而不是像上面的圖1所示的PCB傳輸。這種解決方案可以通過使用低輪廓連接器最小化PCB路徑長度來減少傳輸損失，該連接器可以放置在散熱器下(更靠近ASIC)，并使用直接端接電纜到I/O連接器。
圖3為傳統(tǒng)微同軸連接器產(chǎn)品的插頭和插座的配合結(jié)構(gòu)。由于連接器的結(jié)構(gòu)原因，接地路徑不易設(shè)置。
圖3。無槳卡接頭的橫截面。(綠色中的區(qū)域表示共振區(qū)域。)
通過用槳卡替換現(xiàn)有插頭，可以縮短接地路徑長度。這將共振推到一個(gè)更高的頻率。
什么是槳卡?
槳卡是使用PCB或柔性印刷電路(FPCs)，電纜可以終止到其中。允許添加多個(gè)接地返回路徑。使用槳卡，簡化了阻抗匹配，提高了更高頻率下的信號(hào)完整性。
下面的圖4顯示了一個(gè)傳統(tǒng)的微同軸線束的外觀。圖5顯示了一個(gè)帶有槳卡的微型同軸線束的外觀。配置在連接器觸點(diǎn)(墊)上。
下圖6顯示了帶有槳卡的微同軸連接器的插頭和插座的配合結(jié)構(gòu)�？梢酝ㄟ^連接器槳板卡設(shè)置許多路徑，從而獲得更大的設(shè)計(jì)靈活性。
圖6。槳卡產(chǎn)品的橫截面圖。(綠色中的區(qū)域表示共振區(qū)域。)
通過使用槳卡，可以調(diào)整連接器信號(hào)線寬度到特定的要求，并可以很容易匹配特征阻抗。
圖7顯示了組裝在槳板卡上的微同軸連接器電纜。槳卡接觸片的寬度必須匹配插座。接觸片可以在非接觸區(qū)域變窄，優(yōu)化特性阻抗。
測試結(jié)果
* 使用分析軟件Ansys HFSS 19.0進(jìn)行模擬設(shè)置
* 頻率：0-40 GHz
* 電纜：微型同軸電纜，AWG #36,42.5歐姆
* 電纜長度：254 mm (10英寸)
特性阻抗改進(jìn)
現(xiàn)有微同軸連接器產(chǎn)品的特征阻抗在73-94歐姆之間。然而，槳卡產(chǎn)品改進(jìn)的阻抗范圍從84-93歐姆。下面的圖3顯示了這種比較。
改進(jìn)NEXT和FEXT
槳卡產(chǎn)品可以改變連接器諧振頻率。如下圖所示，共振頻率已從17 GHz到33 GHz。因此，現(xiàn)在可以傳輸?shù)?5 GHz頻段。
圖4和圖5顯示了NEXT和FEXT的結(jié)果。這些是沒有槳卡的微型同軸連接器和有槳卡的改進(jìn)產(chǎn)品之間的比較。紅色圓圈表示共振點(diǎn)。
改善插入損耗和回程損失
通過連接器改進(jìn)特性阻抗，改進(jìn)插入損耗和回程損耗。圖6和圖7顯示了插入損失和回程損失的結(jié)果。這些是現(xiàn)有產(chǎn)品和改進(jìn)產(chǎn)品的比較。
總結(jié)
測試結(jié)果證實(shí)，使用帶有槳卡的連接器已經(jīng)提高了SI的性能。在內(nèi)部空間有限的布局中，如服務(wù)器和交換機(jī)，具有高SI性能的槳卡結(jié)合低高度連接器是一個(gè)理想的解決方案。 |
