高速传输VS高频信号的区别？对连接器的要求？

高速传输VS高频信号的区别？对连接器的要求？

1. 高速传输：一个关于数字流的问题

“高速传输”的核心是数据，目前广泛应用于AI智能数据中心。它衡量的是单位时间内传输的二进制比特（0和1）的数量，单位是bps。这是一个系统级的、数字领域的概念。当我们说一个系统是“高速”的，我们关心的是它能否准确无误地将大量的数据从A点传送到B点。

关键在于，数字信号并非理想的方波。一个快速的数字脉冲（例如从0跳变到1）包含着非常丰富的频率成分。信号的上升沿或下降沿越陡峭，其所包含的高频谐波成分就越多。因此，高速传输所面临的真正挑战，并非来自数据速率本身的数值，而是来自于这些陡峭跳变所产生的高频物理效应。

2. 高频信号：一个关于物理波形的问题

“高频信号”的核心是载波。它衡量的是电磁波每秒钟周期性振动的次数，单位是Hz。这是一个物理层的、模拟领域的概念。它关注的是信号波形本身的特性，如幅度、相位、衰减和失真。

3. 两者的关系

简而言之，高速传输是目标，而利用和处理高频信号是实现这一目标所必须面对的手段和挑战。

为了实现高的数据速率，我们必须让代表“0”和“1”的脉冲来得更快、更密集，这必然要求脉冲的边沿非常陡峭。而陡峭的边沿，正意味着信号中包含了大量高频成分。所以，一个进行高速传输的系统，其信号在物理层面上必然是一个包含高频成分的宽带信号。

普通连接器只是“电气连通”，而用于高速系统的FOOSN连接器，则必须作为一个“透明”的通道，确保高频信号能够无损或可接受地低损耗通过。其设计要求变得极为严苛，主要体现在以下几个方面：

1. 阻抗匹配与控制

这是最核心的要求。连接器内部结构（如引脚、绝缘体）的任何变化都会改变其特性阻抗。如果连接器的阻抗与相连的电缆或PCB线路的阻抗不匹配，就会引起信号反射。反射信号会与原始信号叠加，造成波形严重失真、振铃，从而在接收端导致误判，产生误码。因此，高速连接器必须被设计成一个精密的传输线结构，在其整个工作频带内保持恒定的特性阻抗。

2. 低损耗

损耗主要来自两个方面：导体损耗和介质损耗。导体损耗源于导体的电阻，并且随着频率升高，电流会趋向导体表面（趋肤效应），使有效导电面积减小，损耗增加。介质损耗则是由于绝缘材料在交变电场中分子摩擦而吸收能量。损耗会导致信号幅度衰减，尤其会优先衰减掉构成陡峭边沿的高频分量，使得信号边沿变缓，整体眼图闭合，系统裕量减小。

3. 串扰控制

当多个高速信号通道在连接器中紧密排列时，一个通道的电磁能量会耦合到相邻通道，这种干扰称为串扰。在通信与网络设备的高频信号的辐射和耦合能力更强。串扰相当于在原本干净的信号上叠加了噪声，降低了信噪比，严重时会直接导致接收端误码。需要通过优化引脚布局、增加接地引脚、采用屏蔽罩等方式来隔离信号通道。

4. EMC/EMI性能

良好的屏蔽有两个目的：一是防止连接器内部的信号向外辐射，干扰其他设备；二是防止外部的电磁干扰进入连接器，影响内部信号。高频信号更容易产生辐射，因此高速连接器往往需要全金属外壳或针对每个差分对的局部屏蔽，以满足电磁兼容性要求。

5. 时序与相位一致性

对于差分信号，要求正负两条线的电气长度必须严格一致。如果长度有差异，会导致信号在正负端到达时间不同，破坏差分信号的抗干扰能力，并产生共模噪声。对于并行总线，则要求所有数据线之间的传输延迟尽可能一致，以满足接收端芯片的建立和保持时间。

总结而言，FOOSN高速连接器已经不再是简单的机械连接件，而是演变为一个精密的射频元件。其设计、材料和制造工艺全部围绕着如何管理高频信号的物理特性展开，最终目标是为高速数据流提供一个“隐形”和“无损”的通道。