電子業除了一般消費性電子的產品，也有很多是比較特別的電子產業，這裡舉例一個特別，且有趣的連接器產品Keystone Jack，用於乙太網路(Ethernet)。
乙太網路發展了半世紀，早期是從貝爾實驗室所定義的技術，直到現今的設計並沒有太大的改變，其中乙太網路連接器就是我們常用的RJ-45連接器，裡面最難設計的就是串音現象，早期由於傳輸頻寬並沒有很大，Cat.3頻寬只有16MHz 到 Cat.6A 頻寬達500MHz(如下表)，就可以了解數字越高的等級，頻寬的要求也越大，相對的也越難設計。
Ref[1] Ethernet from Wiki
NOTE:
1.目前IEEE、IEC與TIA即將推出新的乙太網路連接器，將要求大於700Mhz以上的頻寬，以目前RJ-45的連接器設計，及量測方式，對於這樣的頻寬要求有相當的困難，這裡預期，新的乙太網路連接器應該很有機會改為GG45的形式，36、45對線完全分開來。
2.由於目前RJ-45已經到了技術的瓶頸，未來乙太網路連接器將以新的形式出現，介時現今的乙太網路連接器產業，應該會有新的機會及新的變動。
所以這裡就利用Cat.6A這等級的RJ-45連接器，來一窺乙太網路串音現象從哪何來，以及如何解決串音現象。
首先先了解Keystone Jack是應用在伺服器的插座面板，所以一個插座面板會有很多個Keystone Jack所組成，Keystone Jack可以讓Plug連接器(水晶頭)來插入。(如下圖所示)
下圖為乙太網路連接器的接腳定義，比較特別的是第2對線將第1、3、4對線隔開來，但也是因為樣的設計，使得RJ-45連接器的串音現象，非常的糟糕，因為對線裡的線之間的互耦現象，導致串音的產生。(如下圖所示)
那串音源在哪個位置勒?它就發生在水晶頭(Plug)的位置，所以Keystone Jack就要去解決水晶頭的串音現象。(如下圖所示)
從剛剛的乙太網路連接器的接腳定義，我們將1245的接腳，轉換成等效電路模型，其中可以看到第1、2、3對線的強耦合接腳有23 & 24，這強耦合接腳會導致互容C23 & C24與互感M23 & M24過大，而導致串音現象。(如下圖所示)
接下來在看到第1、2對線之間的強耦合的接腳，其中C34 & C56的互容及M34 & M56的互感是最強的，也就是因為這樣導致第1、2對線之間的串音現象。
下圖為Keystone Jack的內部照片。
知道了乙太網路連接器所產生串音現象的原因，那我們要如何去抑制這樣的串音現象，這裡提供了兩個解決方案。(如下圖所示，利用3645對線去做例子)
1.去補強較弱的互容值。(平衡過強的互耦)
2.去補強較弱的互感值。(平衡過強的互耦)
有了上面的解決方案，還要注意的是，解串音的方案，要放置最接近串音的發生位置，這跟SI的SKEW規則一樣，SKEW發生的位置，補長度就要接近發生位置一樣。
所以串音發生在水晶頭，在與Keystone Jack接觸的最近位置就放置FPC去補較弱的互容值，接下來在利用金線的設計，將較弱的互感值做加強，最後的位置利用PCB板，將過多的互耦值做修正。
下圖為金屬沖壓件的設計方式，這一個部份可以同時的去平衡互容及互感的耦合，我個將金屬沖壓件分為兩個部分，一個是起始區(Start)，一個為終點區(End)。
接下來去分析起始區(Start)及終點區(End)的互容及互感量，這裡使用Ansys的Q3D的萃取等校電路模型的功能，分析的結果如下圖所示，其中總平衡互容值及總平衡互感值，計算結果幾乎為零，所以這邊金屬沖壓件的設計，主要是要將金屬件本身產生的不平衡互耦，自己去抵銷掉，而不去增加自身的串音量。
NOTE: Q3D除了可以萃取連接器等校電路模型，也常用於萃取半導體封裝等校電路，也可以模擬觸控式面板，詳細的應用及使用方式，請聯絡Ansys。(下方連結為Ansys的Q3D網站)
Links ANSYS Q3D Extractor
下圖為第一階段平衡互耦電路，使用FPC去實現，去增加C35 & C46、C13 & C68、C26 & C37，分別去改善串音的3645、1236、3678對線
第二階段的平衡互耦電路，使用PCB的製程去實現，去增加C34、C56、C47、C67，去改善串音的3645、4578、3678對線。
一定會有人發現，為什麼又去增加C34 & C56的互容量，其實這是去”再”平衡的一次，之前平衡互耦電路的過補償的量，這樣的設計可以”再”去改善高頻段的串音量。
下面將前面兩次的平衡互耦電路，整理成表。
看到上表的值，會發現第二次平衡互耦電路的C36的值，到底是要改善哪個部分的串音量，其實C36這個補償值，是去補償36對線自己本身的阻抗不匹配，由於其他對線的間距都較小，但36對線的間距較大，所以特性阻抗會比較高，因此去增加C36的值，將特性阻抗調整回來，原本的差分線阻抗達115歐姆，修正後的差分線阻抗為105歐姆。(如下圖所示)
SI的理論有提到，很多的串音現象，除了線距太近外，還有一個原因，就是阻抗不匹配，你可以想像，如果傳輸線阻抗不匹配，會造成訊號被反射，以能量守恆，被反射的能量一定會找到其他路徑去宣洩，跑到其他對線去造成串音也不用覺的意外，下圖為改善36對線自己的阻抗不匹配，也確實的改善有關36對線的串音量。
Conclusion
1.乙太網路連接器，其水晶頭本身就是串音源，其引起串音的原因為，互耦的量太大，導致互容互感不平衡，形成串音現象。
2.要解決串音，就要離串音源最近的地方去下解決方案，可以達到較好的串音抑制。
3.互耦的量不衡，可以利用補償互耦值的方式去改善串音量。
4.最後一階的補償電路，可以利用修正過互耦補償的方法的設計，去改善高頻串音。
5.其中36對線的阻抗由於間距較遠，所以特性阻抗較高，可以去增加C36的值，去修正特性阻抗，也可以達到改善有關36對線的串音問題。
Ref[1] Ethernet from Wiki
Ref[2] US5997358 Electrical connector having time-delayed signal compensation
NOTE: US5997358A是寫Keystone Jack的專利，上述寫的所有設計方法，這篇專利權都揭露了，其中這篇專利的專利範圍(claim)，實在包裹的太好了，非常難去專利迴避，是一篇非常有價值的專利(供大家參考)，但還好的是這篇專利的申請日期1997年9月2日，已經快過專利期限。(不過RJ-45可能會被新的GG45取代，所以….)
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