作者：黃剛，文章來(lái)源：高速先生

大家估計(jì)知道一對(duì)高速信號(hào)孔旁邊需要加地過(guò)孔，但是要加多少個(gè)呢？相信廣大粉絲們心里是沒(méi)底的，別急！高速先生今天幫大家量化出來(lái)哈。

我們知道，過(guò)孔是高速鏈路中比較難設(shè)計(jì)和量化的一個(gè)結(jié)構(gòu)，它有很多變量都能或多或少影響著過(guò)孔的阻抗和損耗，例如下圖一樣。過(guò)孔的孔徑、過(guò)孔的焊盤、過(guò)孔的反焊盤、過(guò)孔的殘樁甚至包括平面的數(shù)量這些都是影響的因素。

甚至有一些簡(jiǎn)單的計(jì)算軟件也會(huì)把這些變量的影響量化出來(lái)，從而根據(jù)這些變量計(jì)算出一個(gè)過(guò)孔的阻抗。感覺在缺少仿真的情況下也能大概得到過(guò)孔的阻抗了！

的確，有一些軟件能大概量化出單個(gè)過(guò)孔的阻抗。但是如果是下面的差分過(guò)孔呢？除了單端過(guò)孔的影響因素外，還有差分過(guò)孔本身的一些影響因素，例如信號(hào)過(guò)孔間的距離，還有就是今天要說(shuō)的差分過(guò)孔旁邊的地過(guò)孔！

回到開頭的問(wèn)題，大家肯定知道一對(duì)差分過(guò)孔旁邊需要加地過(guò)孔，原因是什么呢？很多朋友們會(huì)回答說(shuō)是回流，提供回流路徑。當(dāng)然這是對(duì)的，那會(huì)不會(huì)有很多朋友就覺得我只要有一個(gè)地過(guò)孔就ok了，地過(guò)孔的多少對(duì)過(guò)孔的阻抗又不會(huì)有太大的影響。事實(shí)真的是這樣嗎？高速先生今天就給大家用測(cè)試數(shù)據(jù)的方式量化出來(lái)！

為了驗(yàn)證地過(guò)孔數(shù)量不同對(duì)這個(gè)差分過(guò)孔的影響，我們特意做了一組不同case的過(guò)孔，分別是1個(gè)過(guò)孔，2個(gè)過(guò)孔，3個(gè)過(guò)孔，4個(gè)過(guò)孔，他們到信號(hào)過(guò)孔的距離保持一致，設(shè)計(jì)如下所示：

然后我們就靜靜等待這塊測(cè)試板的完成，完成后高速先生第一時(shí)間進(jìn)行了測(cè)試，這個(gè)測(cè)試結(jié)果估計(jì)對(duì)于大家來(lái)說(shuō)既在意料之中又在意料之外！

首先我們來(lái)看看過(guò)孔的回波損耗，它很大程度上表征了過(guò)孔的阻抗和反射問(wèn)題，從回波損耗的結(jié)果來(lái)看，估計(jì)和大多數(shù)朋友的想法是一樣的，就是地過(guò)孔的數(shù)量不怎么會(huì)影響過(guò)孔的阻抗，因此我們能看到回波損耗在40GHz這種超高頻下的差異都不大！

那是不是就是沒(méi)有影響呢？別急，我們還有另外一個(gè)很重要的指標(biāo)，那就是插入損耗，也就是我們經(jīng)常說(shuō)的損耗。要是這個(gè)指標(biāo)也沒(méi)有差異，那才能說(shuō)地過(guò)孔數(shù)量對(duì)信號(hào)過(guò)孔沒(méi)啥影響哈！

最出人意料的結(jié)果來(lái)了，我們看看插入損耗的結(jié)果，還是發(fā)現(xiàn)有非常大的差異。

我們能看到隨著地過(guò)孔數(shù)量的增加，損耗在高頻越來(lái)越線性，相反地過(guò)孔數(shù)量較小，尤其是只有一個(gè)地過(guò)孔的時(shí)候，在高頻的惡化程度明顯增加，為什么會(huì)這樣呢，怎么解釋？

我們可以通過(guò)兩個(gè)技術(shù)角度去解釋，一是從回流路徑的角度，我們知道地過(guò)孔是信號(hào)孔的主要回流路徑，過(guò)孔是它有本身的寄生電感的，隨著地過(guò)孔數(shù)量的增加，寄生電感呈一個(gè)并聯(lián)的結(jié)構(gòu)，因此總的回路電感會(huì)減小，電感小了，高頻的阻抗就會(huì)降低，因此回流路徑阻抗降低，損耗變小。另外我們還可以從包裹能量的角度來(lái)看，為什么同軸線纜的屏蔽效果好，因?yàn)樗耐鈴绞侨客ㄟ^(guò)地來(lái)包住的，因此能量不會(huì)散失出去，通過(guò)這個(gè)角度，過(guò)孔和地過(guò)孔也是這個(gè)原理，地過(guò)孔越多，包得越密，高頻能量自然就能保留得很多，因此高頻的損耗就變小了。

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審核編輯 黃宇