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高频参数基础篇06-回路损失(Return Loss)

来源:线缆行业朋友分享圈   发布时间:2020-07-31   点击量:623

回路损失是由于电缆结构及相关连接部件的阻抗变化引起的信号衰减,这些变化致使信号反射回信源,在低频时,回路损失的影响较小,但在频率高于50MHZ时,就会产生很大的影响,对于高清视频系统,频率会达到1500MHZ及以上,这时候,回路损失就会成为主要的甚至关键的因素,因此,回路损失在高清系统性能的测试和检验中成为一个关键的考量.

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回路损失(Return Loss)



反射系数:反射系数描述了反射回源端的那部分电压与入射电压的比值.反射的信号量由瞬态阻抗的变化量决定.变化量越大,反射信号量就越大.只要信号遇到瞬态阻抗突变,反射就会发生.这可能是在线末端、或者是互连线拓补结构发生改变的任何地方、比如拐角、过孔、T形结构、接插件和封装处等.

电缆上的反射信号的测量涉及到两种方法,一种是回路损失(RL),另一种是结构回路损失(SRL),它与回路损失相似,但是测量方法不一样,SRL从输入阻抗中得出,RL从终端阻抗扫描中得出,两者相比,回路损失是一种更准确测量反射的方法,在现实世界中,我们不能很好地使设备的输入和输出匹配结构悔路损失会是平均线缆输入阻抗不匹配无效,不是一种实际测量方法,回路损失,设定一个特定的阻抗(75欧)不考虑实际的线缆及设备,是更合适的测量方法.

今天我们主要讲述回路损失,它是描述由于设计,生产,加工电缆时的差错所引起的信号损失,回路损失值越高越好.

 典型的延时差异测试图形

为什么要测试RL

在计算机网络世界中,我们有详尽的标准规定怎样去测量和检测网络特性,检测的结果使得终端用户在开机前的系统特性得到保障,现阶段,我们没有这些检验和一系列的测试,更别说数字或高清系统设备,然而随着信号带宽的加大,数据速率的持续提高,这些检测变得更加关键和重要,和计算机网络世界相似,我们不仅要测试加工中的视频线缆,还要测试“链路特性”,也就是说,所有的无源器件,像线缆连接件,馈路,接插件等等,回路损失是检验高频数字和高清链路特性的一种最直接的发法.

是什么引起RL

线缆上的阻抗变化引起RL,因此,任务影响的阻抗公差都会影响电路损失,还包括视频电缆的基本结构,中心导体的成分,生产时绝缘材料的选择,屏蔽材料和方式的选择,外被印字也会影响回路损失.

连接件和其它的无源器件像馈路,连接头、接插件~~~?甚至输入输出设备的连接件的选择都会对RL产生很大的影响,在加工的过成中,对线缆的回路损失也会造成影响,弯曲半径和拉力是经常被线缆操作员忽视的因素,这些和其它影响回路损失的因素将会在后面一一讨论.

    传输线的终端匹配主要有如下四种情况:

    (1).Open(开路/断路):传输线终端不接任何元件或者产生断路,瞬态阻抗无穷大.即Z2=∞,反射系数等于1,Vin=Vref(同相反向),全反射,RL=0

    (2).Short(短路):传输线终端与返回路径之间直接接触或零电阻值.即Z2=0,反射系数等于-1,Vin= -Vref(反相反向),全反射,RL=0.当区域2的阻抗小于区域1的阻抗时,反射系数为负,反射电压为负电压,即电 阻两端电压总是小于入射电压.

    (3).Matching Load(匹配负载):传输线终端所接负载与传输线特性阻抗匹   配.即Z2= Z1,反射系数等于0,Vref = 0,零反射,RL=∞

    (4).Unmatching(不匹配)


如果RL 数值越趋近于0 时,表示讯号反射的情况越严重,反之,RL 数值越负(越小)时,表示讯号反射的情况越少;回路损失是指信号在传输线上传输时,其反射回来的信号量的大小.反射越小,RL值越大。完全匹配时为“-∞”,Open / Short 则为“0 ”

为什么要担心RL?

高清把我们带进一个少视频多射频的世界,实际上,一个非压缩的高清视频信号(带宽高于1500MHZ)是一个更多的射频信号,因此,许多传输线的理论适用于视频信号,现在一张单一的非压缩的高清视频图象信号的带宽超过标准多信通有线电视/宽带信号,而却,高清系统的宽带限制经常高于传输信通频率,如此高的频率,新的检验方法必须是必要的.

影响回波损耗的设计考量因素﹕反射是指讯号在传输线中传输时,如果遇到阻抗的变化就会产生反射,即部分讯号将沿着原来的传播方向继续传播,而另外一部分讯号(已失真)仍延原方向传输.回路损失衡量的是讯号在传输线上传输时,其反射回来的讯号量的大小,反射越小,RL值越大.*注重的是结构的定性.

1.中心导体直径不稳定 

2.绝缘介电材质的直径变化  

3.绝缘介电材质或覆被的断裂或缺陷

4.因连结到裸线的组接头过多所形成的二次反射或多次反射之影响.

5.裸线组装头中的元件接触不良或有空隙

6.绞距不稳定 

7.外表押出时过紧或过松。

8.对绞或总绞放线张力不平衡,造成线有松有紧


影响回波损耗的制程因素﹕

导体均匀性﹑绝缘均匀性﹑发泡度均匀性﹑结构尺寸均匀性。 

1) 导体直径不均匀﹑导体有弯﹑导体不圆﹔

2) 绝缘芯线偏心﹑椭圆﹑线径不均匀﹔   

3) 发泡度不均匀﹔   

4) 编织与外被的松紧也可引起回波的产生﹔工艺改善: 芯线制做均匀,导体圆整度,绝缘偏心度,收放线张力稳定


更多补充讯息

中心导体

如果中心导体的规格不对或者规格随机改变(不均匀)这将会影响到特性阻抗和回路损失,导体不在中心或者随机变化都会影响回路损失,放线轴不圆导致规格持续变化,这是偶然性的变化,这在前面讲到过。

绝缘

当绝缘在导体上压出时,有很多因数可以影响到阻抗和回路损失。比如设计阻抗时尺寸和速度变化不当都回影响阻抗和回路损失。

发泡能获得较低的介电常数,但如果太柔软甚至弯曲一下,线缆中心导体便会挪位。在这种情况下就会发生回路损失,线缆的特性阻抗也会与希望值发生偏差。

屏蔽

高频线缆的屏蔽经常用铝箔和编织相结合,从100kHZ到10MHZ编织是有效的。从10MHZ到1GHZ范围内,铝箔屏蔽是有效的,然而,如果编织的遮蔽率太低,这就包不住铝箔。这种影响叫做“ballooning”会影响阻抗和回路损失,只要保持遮蔽率较高至少90%“ballooning”会减少,然而线缆生产厂家购买的整套的包括很多轮子和齿轮的编织机是偶然性的不连续和随机变化是阻抗和回路损失的很大来源.

外被

虽然外被押出时对回路损失的影响很小,甚至没有,但印字轮(在线缆上印上有关信息)会有一些问题,印字轮会在线缆的一边施加压力,这可能破坏线缆里面的结构尺寸.

加工组装过程因素较多,需要看具体的测试数据来分析,一般而言,稳定的线材余量不会有太大的变量.



回损早知道

回路损失(RETURN LOSS)RL是回波损耗的简称,是数字电缆产品的一项重要指标,电缆链路由于阻抗不匹配所产生的反射,是一对线自身的反射。不匹配主要发生在连接器的地方,但也可能发生于电缆中特性阻抗发生变化的地方,所以施工的质量是减少回波损耗的关键。回波损耗将引入信号的波动,返回的信号将被双工的千兆网误认为是收到的信号而产生混乱.


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