高频量测参数 HDMI高频量测分析.

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1 高频量测参数 HDMI高频量测分析

2 高频量测的意义 当电子电路的操作频率愈来愈高，电子组件的电气特性就愈难掌握。当组件尺寸或整体电路尺寸与操作频率所对应的波长相比大于一比十时，线路的电感与电容值，或是组件的寄生效应甚至材料特性等，随操作频率增加而被突显出来。因此一条走线不再是一个单纯的连接线， 组件也不再由一个单纯的理想值所决定； 而得由许许多多的等效电路来表示。此时便无法用电表量得一个单纯的值， 而须以较高频的电磁特性或传输线理论(transmission line theory)来加以分析。

3 开路&短路 开路（Open）：是指电路中两端点不连接任何组件或产生断路，其开路两端点的电流为零，信号无法继续通过 。
短路（Short）：是指电路中两端点直接接触或零电阻值的路径，其短路两端点的电位差为零。

4 标准负载（Load） 标准负载（Load） ：是指电路中两端点连接一负载，其负载与所输入之值匹配，输入端经由负载的传输没有反射，高频的讯号也就不会失真或变形。

5 驻波比 该值表示同轴传输线反射品质的另一种方式，最大电压和最小电压的比值就是驻波比。 其计算公式如下：
如果负载等于参考电压的话（Z0 = ZL），驻波比是 ” 1 ”。 如果负载是断路或短路的话，驻波比会趋近于 ” ∞ ” 。

6 衰减（α，Attenuation） 是指输出端功率（Pout）比入射功率（Pin），降低了多少。（并且以dB的型式表示）其计算公式如下：
依美国ASTM-D 标准，量测温度应在周围室温20±2℃下执行。若无法此温度量测，而改在其它合理温度下量测，则需进行温度补偿，以求得20℃时量测

7 所得到的数据。温度补偿的公式如下： αT = 在T○C时所量到的衰减。 T = 量测时的温度。 α20 = 补偿到20○C的衰减。

8 波速比（Velocity of Propoagtion）
vp：phase velocity (%) τd：phase delay (ns)→over LAN cable with length L L：cable length (m) C：light speed 0.3 m/ns

9 传播延迟（VR，Delay） 是指固定频率下讯号波，经过固定长度的待测物所需之时间。 延迟可由下式计算(Time Delay)：
传播延迟时间差（Delay Skew）：是指不同的讯号到达接收端的时间差。可分为：差分对内延迟差（Intra-pair Skew），差分对间延迟差（Inter-pair Skew）两种。

10 串音（Cross talk） 两线路之间互相干扰的电磁噪声，而随着频率之升高而增加。 近端串音（NEXT） 远程串音 （FEXT）
输出入远程串音（IOFEXT） 等准远程串音（ELFEXT） 功率和（Power Sum）

11 上升时间衰退或频宽（Risetime） 指讯号通过待测物时波形上升时间衰退的情形，上升时间越长，高频衰退
的越严重，可使用的频宽范围也就越小。 0.35 = 上升时间衰退（ps）× 频宽（GHz）

12 HDMI高频量测分析 HDMI成品线的高频量测参数： 项次 量测参数 仪器 测试模式&设置 规格 1 衰减/插入损耗 NA
Transmission Mode (S12 OR S21) 2 远端串音 3 差模阻抗 TDR TDR Mode Tr<=200ps 100±10Ω 4 连接器阻抗 100±15Ω 5 对間延迟差 TDR or TDT Mode Tr<=200ps 0.4Tpixel(2.42ns Max) 6 对內延迟差 0.25T bit (151ps Max)

13 HDMI连接器的高频量测参数 项次 量测参数 仪器 测试模式 规格 1 远端串音 TDR TDT 5%@Tr≦200ps 2 连接器阻抗
100±15Ω

14 衰减/插入损耗 衰减/插入损耗：用α表示，是指输出电压Vout与输入电压Vin相比，信号损耗剩下多少。一般用NA来量测。可由仪器直接量得，并且以dB的型式表示。其计算公式如下： α=10lg（Pout/Pin）=20lg（Vout/Vin） 请思考：α的最大值是多少？

15 Xtalk=10log（P干擾/Pin）=20log（Vout/Vin）in dB by NA
串音 1、串音：用Xtalk来表示，定义了两线路之间的相互电磁干扰，一般随信号频率升高而增加。分为两大类，可以用NA或TDR来量测，计算公式如下： Xtalk=10log（P干擾/Pin）=20log（Vout/Vin）in dB by NA Xtalk= Vout/Vin in % by TDR 串音主要分为两大类： 近端串音——NEXT=20log（Vnear/Vin）in dB or Vnear/Vin in % 远端串音——FEXT=20log（Vfar/Vin）in dB or Vfar/Vin in % 请思考：如果Xtalk数值越接近于0dB（或者近100%）时，表示相互电磁干扰情况越少还是越严重？

16 特性阻抗 传输线受其结构的影响，当有一高频信号传输时，导体内各点电压与电流的特性比。其公式如下：
以上公式成立的条件是：G′、R′很小，且f>>0。 依传输信号形式不同，量测出的阻抗可分为以下三种：

17 单端阻抗（Single Ended）：Zse
差动阻抗（Differential Mode）：Zdiff 共模阻抗（Common Mode）：Zcom 依HDMI规定选取的位置不同，量测出的阻抗可分为： （Cable）Differential Impedance—Zdiff（原线材）差动阻抗 Connector （Differential）Impedance —Zconn：接头（差动）阻抗 Transition area （Differential）Impedance—过渡区（差动）阻抗 阻抗不匹配会造成高频信号的反射，从而干扰信号源的接收情况，同时也会造成衰减特性较差。

18 传播延迟时间 传播延迟时间：是指信号在传输线上，由输入端到达接收端所需时间。依信号形式可分为：
一、单端延迟（Single Ended Delay） 二、差动延迟（Differential Mode Delay） 三、共模延迟（Common Mode Delay）

19 传播延迟时间差 指在不同的信号线上，信号到达接收端的时间差，也就是Delay的差值；常见的Delay可分为两种：
對内延迟差：是指输入差分信号下，同一对线内两导线的Single—end Delay的差值。此参数量测，可在TDR上设定Differential信号，一次直接量得。 对间延迟差：是指不同对线之间的Differential Delay的差值。此参数是分两次以上（依线对数而定）量测再计算得到的。

20 一组成品线量测结果

21 Attenuation/Insertion Loss

22 Differential Mode Impedance

23 Mated Connector Impedance

24 Differential Mode Delay

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26 Intra Pair Skew

27

28 Differential Mode FEXT

29 Thanks!