高速高频PCB之板材损耗

2022-11-16 16:33:35 admin

1、辐射损耗

2、串扰导致的损耗

3、导线损耗

4、介质损耗

     这些损耗都会改变信号自身固有频率的幅度和相位,进而影响信号传输的的完整性。其中导线损耗和介质损耗占主导地位,且这两种损耗在不同的频段损耗占比也不同,通常2G以内的信号导体损耗占主导地位,超过2G,频率越高介质损耗主导地位越明显。

     导体损耗主要有集肤效应和导体表面粗糙程度引起;介质损耗主要有介质材料极化特性引起信号传输,板材,返回路径就相当于一个电容器,返回电流流经电容器到返回路径,电容器本身不消耗能量(无功功率),但是由于介质材料极化特性的影响会消耗一部分能量转化为热能(有功功率),通常用介质因子tan(有功功率与无功功率之比)来衡量板材的损耗能力,也就是仿真中常见的一个参数Df。

     通常Fr4板材的Df值约为0.022,这个值不适合中长距离的高速信号线设计,会严重影响信号质量(眼图很差),若想走长距离高速传输,又确保误码率很低,则须选择高速板材如:台耀TU872(0.008);松下M6(0.002),当然选用高速板材会带来成本可观的增加。

    一般型基板材料在频率变化的条件下,表现出DK、DF值变化较大的规律。特别是在l MHz到l GHz的频率内,它们的DK、DF值的变化更加明显。例如,一般型环氧树脂一玻纤布基的基板材料(一般型FR-4)在lMHz的频率下的DK值为4.7,而在lGHz的频率下的DK值变化为4.19。超过lGHz以上,它的DK值的变化趋势于平缓。其变化趋势是随着频率的增高,而变小(但变化幅度不大),例如在l0GHz下,一般FR一4的DK值为4.15,具有高速、高频特性的基板材料在频率变化的情况下,DK值变化较小,自lMHz到lGHz的变化频率下,DK多保持在0.02范围的变化。其DK值在由低到高不同频率条件下,略微有下降的趋向。



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