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TechnicalFeature 技术特写
理解时间偏移和延迟匹配的同轴电缆
Understanding Skew and Delay-Matched Coaxial Cables
Dan Birch, Fairview Microwave, Lewisville, Texas
在信号完整性领域，有大量讨论时间偏移（skew）匹配数据电缆(如以太网电缆)的信
息。在内部多条芯线上承载差分信号的数据电缆必然有诸如时间偏移之类的关键参数——
传输信号之间的任何延迟偏差意味着信号失真和可察觉的质量损失。相比之下，同轴电缆
则明显缺乏时间偏移匹配的信息及对其各种应用的考虑。本文讨论了时间偏移匹配同轴电
缆的时间偏移和应用。
数 据电缆的时间偏移，通常定义为具有最小 延（图中的τ g ）；相位延迟则是信号的每个频率
延迟的一个差分对电缆组件与具有最大
分量的时延量（τ p ）。具有高延迟精度的一个同
延迟的一个差分对电缆组件之间的传输延迟或 轴线对，需要波形图案在输出端匹配，且每个
时延之差。同样，时间偏移是每一对电缆所固 频率分量都要匹配。
有的，源于各个导体的长度或传输速度（VOP, 群延迟是诸如波导等色散介质的一个有用
velocity of propagation）的差异。VOP定义为信 度量，色散介质中可以同时存在几种模式。群
号传输通过一段路径的速度，通常表示为自由 延迟对于诸如TEM模式同轴电缆等非色散介质
空间中光速值的一个百分比。虽然这个定义揭 不是特别有用，因为非色散介质在整个带宽上
示了时间偏移匹配的高频电缆情形，却没有考 保持了相当好的一致性。然而，相位延迟却会
虑到相位不稳定性，这会在同轴组件中导致时 变化，因为它是群延迟对频率的积分。对于一
间偏移的微小偏移。 根理想的同轴电缆，群延迟不是频率的函数，
通常，时延等于群延迟；然而它们只是 它是常数。
相关的，不可等同。群延迟是相位对于频率的 相位是频率的一个线性函数，如下式所示：
导数。某些情况下，群延迟更为直观，因为它 φ( f )=－360° fτ (1)
可以近似等于一个脉冲到达一台接收机的时间 式中，τ是时延。一根同轴电缆的时延与电
或近似估算为一个信号通过一段路径的传输时 介质的机械长度和电介质的介电常数成正比：
间。群延迟平坦度（群延迟变化的一种度量）
是某些系统中的一个重要度量，因为它清楚地 (2)
表征了待测设备输出端上延迟的任意突变。 式中，L MECH 是电缆的机械长度，ε是电介
与群延迟不同，可以用相位延迟来更准确 质材料的相对介电常数，c是光速。相位稳定的
地度量时延（见图1）。对于一个有正弦波幅度 同轴电缆取决于其传输线的匹配电长度，其中
包络的传输信号，群延迟类似于幅度包络的时
图2：为了尽量减少时间偏移，匹配的同轴电缆
组件应使用相同的材料制造并且在使用时有相
图1：一个调制信号的群延迟(τ g )与相位延迟(τ p )。 同的机械指向。
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