什麼是串擾?
串擾(Crosstalk)是指訊號從某一電路、傳輸線或導體(干擾源,aggressor)非預期地耦合到鄰近的另一條線路(受害線,victim)上。在 PCB 佈線、線束、連接器,以及高速數位與射頻(RF)設計中,串擾都是必須謹慎處理的關鍵問題。以分貝(dB)來表示串擾,能用對數的方式直觀呈現耦合訊號相對於原始來源訊號究竟小了多少。
如何使用本計算機
請輸入來源電壓(干擾源的訊號位準)與耦合電壓(在受害線上量測到的訊號量),計算機便會回傳以 dB 表示的串擾值。數值越負,代表隔離效果越好、耦合量越少。舉例來說,−40 dB 表示耦合訊號僅為來源訊號的 1%。
公式說明
串擾的分貝值計算公式如下:
$$\text{Crosstalk (dB)} = 20 \cdot \log_{10}\!\left(\frac{\text{Coupled Voltage (V)}}{\text{Source Voltage (V)}}\right)$$
之所以使用係數 20,是因為這裡處理的是電壓(振幅)比值,而非功率比值。由於功率與電壓的平方成正比,因此功率所用的 \(10 \cdot \log_{10}\) 在電壓情況下就變成 \(20 \cdot \log_{10}\)。
實際範例
假設來源線路承載 1 V,而你在鄰近線路上量測到耦合電壓為 0.01 V。則比值為 \(0.01 / 1 = 0.01\),計算 $$20 \cdot \log_{10}(0.01) = 20 \cdot (-2) = -40 \text{ dB}$$ 也就是串擾為 −40 dB,代表電壓耦合量為 1%。
常見問題
為什麼結果是負值?當耦合電壓小於來源電壓時(這是正常情況),比值會小於 1,其對數即為負數,因此良好的隔離效果會呈現為很大的負 dB 值。
串擾值多少才算好?這取決於應用需求,但對於要求乾淨的高速連結,通常會把目標設定在 −30 dB 至 −60 dB 甚至更低——數值越負越理想。
這是用功率還是電壓計算?本計算機採用電壓比值,使用 \(20 \cdot \log_{10}\) 的形式。若你手上的是功率比值,則應改用 \(10 \cdot \log_{10}\)。