改进通信互连

　　在几年之前，对许多通信设计工程师来说，电缆问题往往在设计后期才加以考虑。有几种现成的互连方法可供使用，但是，随着数据传输攀升到更高速度的时候，电缆问题变成通信系统设计中重要组成部分。正确设计的缆线互连能够保证在整个系统寿命期中获得高速和无故障的数据传输。反之，不正确的互连可能成为数据传输错误的来源，薄弱的链接亦难于维护。下文提供的是改进互连设计的要点。

　　慎重选择互连方式

　　随着今天的数据和电信传输速率达到几Gbit/s，传统的PCB不再能满足互连的要求，通常，信号在失真或变成电磁干扰的重要来源之前，在PCB板上只能传输几厘米。与PCB相反，设计得当的线缆允许信号民在铜介质上传输几米，在光纤介质上传输几千米。

　　设计者有几种选择，能够用较少的引脚来获得同样的连接性。最通用的办法是采用PCI的互连产品。PCI基于并行传输和达到133MB/s的速率，但是PCI受到能够支持的外设数目和外设工作的距离的限制。

　　Infiniband是另一种在通信设计业界中受到青睐的互连技术，它采用串行传输方式，并且专门设计用来满足下一代通信设备互连所需的速率和距离，特别是，预期Infiniband能够在PCB上几厘米，在铜缆上几米和在光缆上几千米传输500、2000和6000MB/s的互连速率。

　　选择协议

　　在设计者作出有关互连选择之前，必须了解他在系统结构中准备采用的协议，以太网和互联网协议（IP）是LAN和WAN应用的通用协议，尽管还有不少专用协议可供使用。对于通道通信来说，较常用的协议有IEEE1394、USB、IPI、SCSI和HIPPI。光纤通道和Infiniband既可用于通道通信，亦可用于网络传输。不同的协议具有不同的速率特性和服务质量。许多行业标准确定了保证互操作性的连接器式样，而专用协议的连接器则可根据所需的电气和机械特性而定。

　　阻抗匹配

　　对于许多通信结构，匹配是保证设计成功的重要内容之一。在构建互连时匹配的重要性就非常明显，因为通信系统是按一定传输速率和电气参数来设计的。互连必须符合这些参数，以便获得更好的性能。例如，互连阻抗应与系统的阻抗非常匹配，才能消除由阻抗失配引起的回波损耗。

　　抗EMI/RFI

　　电子设计遇到的一个难题，就是在通信系统中常见到的电磁干扰和射频干扰（EMI/RFI）。因而，设计者必须预防和处理EMI/RFI问题，尽早在设计周期中采取措施。在电路板极最常用的办法是在重要的线路上安装小型滤波器。

　　另一种选择是设计产生最小噪声和串扰的屏蔽互连线缆。对于更高级别的抗扰生，每对互连线在设计时可考虑采用屏蔽。

　　信号完整性

　　任何互连要正常工作都必须考虑信号完整性。过去，传输10至100MB/s速率的互连采用手工焊接的终端，设计者即可获得很好的信号完整性。当速率达到GB/S的范围时手工焊接的终端就不能保证信号通过互连的完整性。

　　设计者要在焊接过程中实现端接来解决信号完整性。采用这种办法的设计者可专注屏蔽用铜箔的微带长度，以便获得信号完整性的良好性能。对于在通信结构中采用密集连接器的系统，设计者可用一块PCB作端接。然而，采用设计良好的直接工艺，可将各信号线直接接到连接器引脚而无需通过PCB。

　　环境条件

　　不单只是微型计算机，通信系统设计者也必须关注系统所工作的环境。线缆和连接器的设计要满足机械、电气和化学的环境条件。

　　例如，在机械方面设计工程师应小心评估空间的限制，线缆的弯曲半径，以及互连所承受的机械应力的类型。在化学方面，许多线缆会遇到化学清洗、化学蒸发或化学泄漏，这些问题都需要考虑，还有，温度范围也要检查，因为它会影响到线缆类型的选择。

　　安全不容忽视

　　发生火灾时线缆是火传播的来源，还产生浓烟，使逃脱更困难。此外，线缆着火产生的烟雾对人体有害，对贵重设备有腐蚀的危险。针对这些危险，美国UL、加拿大标准局和欧洲共同体已设定标准和跟随措施，以保证线缆设计具有最高级的安全性。

　　线缆性能

　　管理部门只抓安全的依从性，但不保证线缆系统的电气和机械的依从性，可异，市场上的产品质量五花八门，从仅仅符合标准到超了要求的都有。不同制造厂的产品在质量一致性方面也有很大差别，良好的线缆设计和制造厂商不断改进产品的性能，即使用户没有提出要求也保证具有最高标准。

　　测试协议的选择

　　为通信系统建立互连时采用先进的电气测试是非常重要的，传统的互连测试不再适用。已经提出多种可测量时域和频域的电气性能的测试方法。

　　例如，数字信号传输是接收机必须测试的重要项目，以保证分辨出严格定义的由0与1组成的数字模组。高级的线缆质量测试包括眼图测试，它采用伪随机的位序列作为输入信号，然后检测模组的符号间干扰和抖动，两者都会引起数据传输错误。用眼图测试法检测合格的互连，可使线缆不再是传输错误的来源。

　　避免线缆密集

　　工程师已习惯于电路背板或机箱内的零乱密布线缆。但是，过度密集的线缆难以发现故障，也不便于更换。

　　如果在早期就计划好互连系统，工程师可作出设计良好的接线管理方案，使连接更有效率和容易维修。同时带来的好处还有，设计者可降低机箱的热耗，使空气流动顺畅，不必使用过多风扇，空调和其它致冷设备。

　　一种改进总体互连方案的办法是与互连供应商紧密合作，此时，系统设计者和互连供应商紧密合作，此时，系统设计者互连设计公司可对新产品的验证和发展中的产品拟定电气和机械测试协议，结果，整个系统的性能得到改善和设计工程师可缩短产品的面市时间。

摘自《电子产品世界》2001.11