串扰是怎么产生的：近端、远端和抑制手段_技术支持

串扰是一根信号线上的能量耦合到相邻信号线上的现象。两根线之间有绝缘体，按理说不应该有电流通过，但实际上耦合一直存在——通过电场和磁场，不是通过传导。

两种耦合机制

互容耦合：两根导体之间存在分布电容。一根线上的电压变化，通过电容在另一根线上产生电流。这是电场耦合。

互感耦合：两根导体之间存在互感。一根线上的电流变化，通过互感在另一根线上感应出电压。这是磁场耦合。

两种耦合同时存在，各自的强度取决于几何结构和周围介质。一般来说，在低阻抗的场合互感占主导，在高阻抗的场合互容占主导。

耦合产生的干扰会向两个方向传播：向信号源方向传播的是近端串扰（NEXT），向接收端方向传播的是远端串扰（FEXT）。

近端串扰的幅度与耦合长度有关——长度增加到一定程度后饱和。所以近端串扰有一个上限，超过饱和长度之后不再增加。

远端串扰不同：它的幅度随耦合长度线性增加。因为干扰信号与有用信号同向传播，走过的距离越长，累积的干扰越多。所以远端串扰对长度敏感。

对接收端来说，远端串扰直接叠加在信号上，危害更大。这也是为什么长距离平行走线的串扰问题更严重。

第一是间距。间距越大，互容和互感越小。但耦合随间距的下降不是线性的，大约与间距的平方成反比——所以间距加倍，串扰降到四分之一左右。这是最有效的手段，代价是占用空间。

第二是平行长度。远端串扰与长度成正比。缩短平行段能直接降低串扰。

第三是参考平面的距离。信号线离参考平面越近，耦合到参考平面的能量越多，耦合到相邻线的越少。所以薄介质层（信号层靠近平面层）有利于抑制串扰。

第四是信号的上升时间。上升时间越短，高频分量越丰富，耦合越强。这也是为什么速率提高后串扰问题变突出。

第一种是加大间距，也就是常说的3W规则——线间距不小于3倍线宽，可以显著降低串扰。更严格的有10W规则，但占用空间大。

第二种是加接地隔离。在两根信号线之间插入接地线或者接地平面，把电场和磁场都截断。这是最有效的手段，效果优于同等间距的拉开。代价是要占用布线资源。

第三种是缩短平行长度。在连接器层面，就是让连接器本身尽可能短。在PCB层面，是避免长距离平行走线，必要时在不同层走线并让相邻层走正交方向。

第四种是用差分。差分信号的两根线传输相反极性的信号，它们对外界的耦合相互抵消，对外部的敏感性也低。所以差分对的串扰性能明显优于单端。

第五种是降低信号速率或者减缓上升沿。这是牺牲性能换可靠性的做法，不到万不得已不用。有的芯片支持调整驱动强度，适当降低驱动强度可以减缓边沿，减少串扰。

连接器内部的串扰控制，手段有限——空间就那么大，不能无限拉开距离。实际做法是：

一是地芯隔离。在信号芯之间插入接地芯，这是最有效的。一般做法是每两个信号芯之间放一个地芯，高速场合可能要求更高的地芯比例。

二是分层排布。多层连接器可以把高速信号放在内层，外层放地和低速信号。

三是缩短接触件的平行段长度。结构上让信号芯的平行段尽可能短。

串扰的量化指标是串扰衰减——有用信号幅度与串扰幅度的比值，用分贝表示。数值越大越好。一般要求在目标频段内优于负30到负40分贝，具体看应用。

测量用矢量网络分析仪，测S参数里的S31、S41等项。测量时要注意：未使用的芯要正确端接（接匹配负载或者接地），不能悬空。悬空的芯会产生反射，影响测量结果。

选型时如果有串扰要求，提供允许的串扰指标和目标频段，我们据此选择芯位排布。如果串扰是主要矛盾，建议接受芯数上的损失——用一半的芯做地，换来可靠的信号质量，这个交换在高速场合通常是值得的。

我们的J30J基本型系列连接器和J63A系列矩形电连接器都支持地芯隔离的排布方式。提供信号速率和串扰要求，可以给出芯位方案。