原创 高频治具设计的现况与未来

随着科技的日新月异，高速影音数据传输的需求也不断进化，例如HDMI的规范从 HDMI 2.0 发展到 HDMI 2.1 ，传输速率由6.0 Gbps 直接发展至 12 Gbps，让影像传输的效率更上一层楼；又如目前 USB 3.2 Gen 2的最大传输速度为10 Gbps，但为了让速度快上加快，USB-IF 协会即将在全新的USB 4 让传输速度跃升至20 Gbps，等同于 Thunderbolt3 的传输速度。

然而，当用户在追求绝佳传输质量与实时性的那一刻，线材的稳定性和优劣必然会直接影响到使用者体验；举例来说，当使用者将未认证的线缆插上设备后，常会发生装置无反应的情况。

百佳泰为多家国际连接器协会所认证的实验室，可为客户执行验证测试，提供测试所需要的相关高频治具设计。从2016年开始可针对标准或是特殊规格的连接器提供高频量测试治具设计的客制化服务，我们累积了多达百件以上的High Frequency治具设计案量及经验，并找出以下在高频测试时最常发生的五大问题:

一. 阻抗不匹配(Impedance NOT Matching)

阻抗匹配（Impedance matching）是指为了使信号功率能从信号源（source）到负载（load）得到最有效的传递，让信号在传递过程中尽可能不发生反射现象。

Issue：阻抗不匹配若发生时，会形成反射、能量无法传递，不仅降低效率还会产生震荡、辐射、干扰等不良影响。

二. 串音干扰(Crosstalk)

两条信号线之间的耦合干扰现象，可分为近端及远程干扰。

Issue：串音干扰发生时，会影响信号完整性。

三. 频域的衰减(Attenuation)

高频信号由A传递至B，于传输过程中产生的信号损失以及各种损耗成分的总和。

Issue：频域的衰减发生时，会造成信号传导不良，降低效率等不良影响。

四．反射损失(Return Loss)

高频信号由A传递至B，于传输过程中产生的信号损失以及各种损耗成分的总和。

Issue：频域的衰减发生时，会造成信号传导不良，降低效率等不良影响。

五.衰减串音比ACR (Attenuation to Crosstalk Ratio)

远程串音与衰减的差值。

Issue：当ACR发生时，即代表Crosstalk与Insertion Loss可能也有相应的问题发生，造成信号完整性可能有所影响及讯号效率降低的不良情况产生。

针对五大问题百佳泰可提供相对应的解决方案

我们以测试验证和实际上遇到的案例提供客制化高频治具解决方案，可逐一对应，让您的产品无论从开发初期到上市都能保有良好的质量。以下为百佳泰在高频治具设计上所搜集的一些案例：

Example 1: 待测物 pin脚与治具板连接处，接触面所造成的阻抗不匹配（Impedance not matching）:

解决方案：减少待测物 pin脚与治具板连接处，因电容效应过大而造成阻抗偏低的影响。

Example 2:客户连接器加工方式所造成的Insertion Loss影响

解决方案：改善加工方式，减少Insertion Loss。

Example 3: 同一平面，相邻太近的Trace，造成Crosstalk的现象

解决方案：相邻的Differential pair采不同层面的走线方式，减少信号太近造成的串音干扰。同时利用贯穿孔（via），缩短信号的Return Path。

Example 4:HDMI ACR Test Failed

解决方案：由于ACR是测试远程串音与衰减的差异值，藉由减少Crosstalk & Insertion Loss来让ACR test更容易通过。