高频量测参数高频量测参数

HDMIHDMI 高频量测分析高频量测分析

高频量测的意义高频量测的意义 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，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；组件也不再由一个单纯的理想值所决定； 而而得由许许多多的等效电路来表示。此时便无法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，用电表量得一个单纯的值， 而须以较高频的电而须以较高频的电磁特性或传输线理论磁特性或传输线理论 ((transmission line theory)transmission line theory)来加以分析。来加以分析。

开路开路 && 短路短路 开路（开路（ OpenOpen ）：）：是指电路中两端点不连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，信号无法继续通过的电流为零，信号无法继续通过 。。

短路（短路（ ShortShort ）：）：是指电路中两端点直接是指电路中两端点直接接触或零电阻值的路径，其短路两端点接触或零电阻值的路径，其短路两端点的电位差为零。的电位差为零。

标准负载（标准负载（ LoadLoad ））

标准负载（标准负载（ LoadLoad ）） ： ：是指电路中两端是指电路中两端点连接一负载，其负载与所输入之值匹点连接一负载，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，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。高频的讯号也就不会失真或变形。

驻波比驻波比 该值表示同轴传输线反射品质的另一种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方式，最大电压和最小电压的比值就是驻波比。驻波比。

其计算公式如下：其计算公式如下：

如果负载等于参考电压的话（如果负载等于参考电压的话（ ZZ00 = =

ZZLL ），），驻波比是 ” 驻波比是 ” 1 ”1 ” 。。 如果负载是断路或短路的话，驻波比会如果负载是断路或短路的话，驻波比会

趋近于 ” ∞ ” 。趋近于 ” ∞ ” 。

1

1

ReflectedForward

ReflectedForward

Min

Max

UU

UU

U

USWR

衰减（衰减（ αα ，， AttenuationAttenuation ） ） 是指输出端功率（是指输出端功率（ PPoutout ））比入射功率比入射功率

（（ PPinin），），降低了多少。（并且以降低了多少。（并且以 dBdB 的型的型式表示）其计算公式如下：式表示）其计算公式如下：

依美国依美国 ASTM-D-4566-94ASTM-D-4566-94 标准，量测温标准，量测温度应在周围室温度应在周围室温 20±2℃20±2℃ 下执行。若无法下执行。若无法此温度量测，而改在其它合理温度下量测，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，以求得则需进行温度补偿，以求得 20℃20℃ 时量测时量测

(dB)lg10in

out

P

P

)]20(0022.01[20

TT

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。

所得到的数据。温度补偿的公式如下：

波速比（波速比（ Velocity of Velocity of PropoagtionPropoagtion ））

反映绝缘介电物质阻碍高频讯号波的传递的现象，传播反映绝缘介电物质阻碍高频讯号波的传递的现象，传播速度与光速的百分比（速度与光速的百分比（ %% ）。因此传播速度主要是由中）。因此传播速度主要是由中心导体和被覆之间的绝缘物质的介电系数（心导体和被覆之间的绝缘物质的介电系数（ εεrr ））来决定。来决定。

vvpp ：： phase velocity (%)phase velocity (%)

ττdd ：： phase delay (ns)→over LAN cable with phase delay (ns)→over LAN cable with length Llength L

LL ：： cable length (m)cable length (m)

CC ：： light speed 0.3 m/nslight speed 0.3 m/ns

%100

%100

rdp C

Lv

传播延迟（传播延迟（ VVRR ，， DelayDelay ））

是指固定频率下讯号波，经过固定长度的待测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。物所需之时间。

延迟可由下式计算延迟可由下式计算 ((Time Delay)Time Delay) ：：

传播延迟时间差（传播延迟时间差（ Delay SkewDelay Skew ）：）：是指不同的是指不同的讯号到达接收端的时间差。可分为：差分对内讯号到达接收端的时间差。可分为：差分对内延迟差（延迟差（ Intra-pair SkewIntra-pair Skew ），），差分对间延迟差差分对间延迟差（（ Inter-pair SkewInter-pair Skew ））两种。两种。

T d

rR mnsV /

3.0

串音（串音（ Cross talkCross talk ））

两线路之间互相干扰的电磁噪声，而随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。着频率之升高而增加。

近端串音（近端串音（ NEXTNEXT ）） 远程串音远程串音 （（ FEXTFEXT ）） 输出入远程串音（输出入远程串音（ IOFEXTIOFEXT ）） 等准远程串音（等准远程串音（ ELFEXTELFEXT ）） 功率和（功率和（ Power SumPower Sum ））

上升时间衰退或频宽上升时间衰退或频宽（（ RisetimeRisetime ））

指讯号通过待测物时波形上升时间衰退的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。的越严重，可使用的频宽范围也就越小。

0.35 = 0.35 = 上升时间衰退（上升时间衰退（ psps ）） ×× 频宽频宽（（ GHzGHz ））

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)-8dB/min @1~825MHz

-21dB/min @825~2475MHz-30dB/min @2475~4125MHz

2 远端串音 NA Transmission Mode (S12 OR S21) -26dB/max @1~5000MHz

3 差模阻抗 TDR TDR Mode Tr<=200ps 100±10Ω

4 连接器阻抗 TDR TDR Mode Tr<=200ps 100±15Ω

5 对間延迟差 TDR TDR or TDT Mode Tr<=200ps 0.4Tpixel(2.42ns Max)

6 对內延迟差 TDR TDR or TDT Mode Tr<=200ps 0.25T bit (151ps Max)

HDMIHDMI 高频量测分析高频量测分析HDMI成品线的高频量测参数：

HDMIHDMI 连接器的高频量测参数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

TDR TDR 100±15Ω

衰减衰减 // 插入损耗插入损耗 衰减衰减 //插入损耗：用插入损耗：用 αα 表示，是指输出电表示，是指输出电

压压 VoutVout 与输入电压与输入电压 VinVin 相比，信号损耗相比，信号损耗剩下多少。一般用剩下多少。一般用 NANA 来量测。可由仪器来量测。可由仪器直接量得，并且以直接量得，并且以 dBdB 的型式表示。其计的型式表示。其计算公式如下：算公式如下：

αα=10lg=10lg （（ Pout/PinPout/Pin ）） =20lg=20lg （（ Vout/VinVout/Vin ））请思考：请思考： αα 的最大值是多少？的最大值是多少？

串音串音 11 、、串音：用串音：用 XtalkXtalk 来表示，定义了两线路之间的相互来表示，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，电磁干扰，一般随信号频率升高而增加。分为两大类，可以用可以用 NANA 或或 TDRTDR 来量测，计算公式如下：来量测，计算公式如下：

Xtalk=10logXtalk=10log （（ PP 干擾干擾 //PinPin ）） =20log=20log （（ Vout/VinVout/Vin ）） in in dB by NAdB by NA

Xtalk= Vout/Vin in % by TDRXtalk= Vout/Vin in % by TDR 串音主要分为两大类：串音主要分为两大类： 近端串音——近端串音—— NEXT=20logNEXT=20log （（ Vnear/VinVnear/Vin ）） in dB or in dB or

Vnear/Vin in %Vnear/Vin in %远端 串 音——远端 串 音—— FEXT=20logFEXT=20log （（ Vfar/VinVfar/Vin ）） in dB or in dB or

Vfar/Vin in %Vfar/Vin in % 请思考：如果请思考：如果 XtalkXtalk 数值越接近于数值越接近于 00dBdB （（或者近或者近 100100

%% ）时，表示相互电磁干扰情况越少还是越）时，表示相互电磁干扰情况越少还是越严重严重？？

特性阻抗特性阻抗 传输线受其结构的影响，当有一高频信号传输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。其公式时，导体内各点电压与电流的特性比。其公式如下：如下：

以上公式成立的条件是：以上公式成立的条件是： G′G′ 、、 R′R′ 很小，且很小，且f>>0f>>0 。。

依传输信号形式不同，量测出的阻抗可分为以依传输信号形式不同，量测出的阻抗可分为以下三种：下三种：

单端阻抗（单端阻抗（ Single EndedSingle Ended ）：）： ZseZse 差动阻抗（差动阻抗（ Differential ModeDifferential Mode ）：）： ZdiffZdiff 共模阻抗（共模阻抗（ Common ModeCommon Mode ）：）： ZcomZcom

依依 HDMIHDMI 规定选取的位置不同，量测出的阻抗可分为：规定选取的位置不同，量测出的阻抗可分为： （（ CableCable ）） Differential ImpedanceDifferential Impedance——ZdiffZdiff （（ 原线原线

材）差动阻抗材）差动阻抗 Connector Connector （（ DifferentialDifferential ）） Impedance Impedance ——ZconnZconn ：：接接头（差动）阻抗头（差动）阻抗

Transition area Transition area （（ DifferentialDifferential ）） ImpedanceImpedance—— 过渡区过渡区（差动）阻抗（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。源的接收情况，同时也会造成衰减特性较差。

传播延迟时间传播延迟时间 传播延迟时间：是指信号在传输线上，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。依信号由输入端到达接收端所需时间。依信号形式可分为：形式可分为：

一、单端延迟（一、单端延迟（ Single Ended DelaySingle Ended Delay ）） 二 、 差 动 延 迟 （二 、 差 动 延 迟 （ Differential Mode Differential Mode

DelayDelay ）） 三、共模延迟（三、共模延迟（ Common Mode DelayCommon Mode Delay ））

传播延迟时间差传播延迟时间差 指在不同的信号线上，信号到达接收端的时间指在不同的信号线上，信号到达接收端的时间

差，也就是差，也就是 DelayDelay 的差值；常见的的差值；常见的 DelayDelay 可分可分为两种：为两种：

對對内延迟差：是指输入差分信号下，同一对线内延迟差：是指输入差分信号下，同一对线内两导线的内两导线的 SingleSingle——end Delayend Delay 的差值。此参数的差值。此参数量测，可在量测，可在 TDRTDR 上设定上设定 DifferentialDifferential 信号，一信号，一次直接量得。次直接量得。

对间延迟差：是指不同对线之间的对间延迟差：是指不同对线之间的 Differential Differential DelayDelay 的差值。此参数是分两次以上（依线对的差值。此参数是分两次以上（依线对数而定）量测再计算得到的。 数而定）量测再计算得到的。

一组成品线量测结果一组成品线量测结果

Attenuation/Insertion LossAttenuation/Insertion Loss

Differential Mode ImpedanceDifferential Mode Impedance

Mated Connector ImpedanceMated Connector Impedance

Differential Mode DelayDifferential Mode Delay

Intra Pair SkewIntra Pair Skew

Differential Mode FEXTDifferential Mode FEXT

Thanks!Thanks!