高频和高速系统的结构回波损失

结构回波损失用于量化非均匀结构中的反射。

没有一个制造过程是完美的，尽管许多电子产品制造商的质量控制到位，一个过程往往可以非常接近完美。在电子制造业中，组件的缺陷在某些情况下会导致许多信号完整性问题。随着许多设备开始要求更高的数据速率和更高的频率，一些制造缺陷会产生有趣的信号完整性问题，这些问题在较低频率下通常会被忽略。

在电缆组件、连接器和PCB走线中，由于制造缺陷和设计错误，可能会发生结构回损。如果您可以发现可能产生结构返回损失的设计缺陷，您可以确保组件或互连将按设计工作，并且信号在通过互连时不会降级。

什么是结构性回报损失?

当导体有某种不均匀性时，它就有一些阻抗变化．这就产生了沿导体长度的反射，这些反射的大小可以用回波损失来描述。这种类型的损失被称为结构损失。在计算结构回波损失时，沿导体长度的阻抗变化与导体的额定或期望阻抗进行比较。

结构回波损失在劣质制造的同轴电缆中很常见，其中阻抗沿电缆长度的变化导致沿电缆传播的波的信号反射。这些阻抗变化可以由导体厚度、屏蔽之间的间距或两者的变化引起。

在PCB中，有许多设计问题可以产生相同的效果。由于长度调整方法，沿互连的过孔，以及由于翘曲导致的返回路径/迹线间距不一致，导致沿传输线长度的阻抗不连续。如果互连设计不正确，入射信号就会从这些阻抗不连续反射回源。

设计以限制结构回损

在PCB制造中，蚀刻过程被精确控制和监控，这通常限制了由于制造缺陷造成的结构返回损失。在迹线外部的过蚀刻可以改变迹线厚度和表面粗糙度，尽管在这种情况下，在较低频率下通常不明显。

导电元件和电阻元件的粗糙度是一个可疑的原因无源互调由调频信号或单个通道中的多个相干模拟波产生的产品。在高频率时，电流被限制在更靠近粗糙表面的地方非线性效应在迹线上会引起谐波的产生和互调产物。

过孔是高速/高频板中常见的阻抗不连续现象

一般来说，如果信号路径设计不当，将会产生阻抗不连续和结构回波损失。阻抗不连续可能是电容性的，也可能是电感性的，这取决于沿导体的几何变化，在特定频率范围内产生更大的结构回波损失。

过孔是一种常见的阻抗不连续一般应最小限度地用于高速/高频互连。除了长度调整方案和通孔外，具有不同阻抗值的不同传输线几何形状之间的过渡将产生结构回波损失。补偿这些影响需要模拟和测量任何潜在不连续的阻抗谱，以确保互连上没有阻抗失配。

模拟、测试和测量

由于结构回波损失实际上是一种几何效应，特别是在pcb中，它不能在原理图模拟中被解释，除非您精确地建模寄生和其他阻抗不连续，并将这些直接包含在原理图中。有许多可用的商业模拟工具可用于从PCB布局中提取寄生，但在原理图中包含每个寄生很快就成为一项棘手的任务，特别是在复杂的电路板中。预布局仿真在电路设计中提供了巨大的价值，但无法在IC或PCB布局中建模电路的真实几何结构是预布局仿真无法捕获大多数信号完整性问题的主要原因。

这就是后布局模拟工具的价值所在。信号完整性问题，如串扰和结构回波损失，只能用布局后仿真工具精确建模。这些工具将您的设备布局并使用2D或3D场求解器来检查信号行为，通常是在时域．如果需要进入频域，可以将时域数据转换为傅里叶频谱，并为布局的各个部分构造返回损失和插入损失配置文件。一旦开始测量被测设备，这将提供有用的参考。

为了直接测量结构回波损失，您需要使用矢量网络分析仪并进行时域反射测量(TDR)。这提供了沿互连长度的信号反射的直接测量。对互连本身进行精确测量需要去嵌入s参数用于测量设置中使用的任何电缆和连接器。请注意，这与定位已安装光纤电缆链路中断裂或退化部件的过程相同。

要获得电气互连的结构损耗频谱，需要在TDR测试中扫描一系列频率，并使用事件和反射强度将数据转换为损耗测量值。请注意，如果您正在检查有损耗互连以获得准确的结构回波损失测量，则可能需要人为地补偿衰减，否则您的分析将高估每个阻抗不连续处的回波损失。

用光缆进行时域反射测量

是否要检查PCB布局或任何其他电子系统中的结构回波损失，都需要使用正确的PCB设计和分析软件．Allegro PCB Designer从Cadence是理想的为您的系统创建布局，Cadence的充分分析工具套件可以帮助您模拟PCB布局中的信号行为。

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