隨著信號(hào)傳輸速率越來越快，越來越多的產(chǎn)品選擇使用高速板材。高速板材到底是什么呢?“高速板材”是業(yè)內(nèi)的俗稱，泛指應(yīng)用于高速PCB中的低損耗板材。這一類的板材相比普通的FR4材料，具有更小的Df(耗散因子或損耗角正切)。Df是什么?它對(duì)信號(hào)有什么影響呢?

由于構(gòu)成板材的玻璃纖維布和樹脂等絕緣材料介質(zhì)中的帶電粒子被束縛在分子中，外加電場(chǎng)會(huì)使其產(chǎn)生微觀位移，使介質(zhì)中的偶極子隨電場(chǎng)方向規(guī)則排列，這種現(xiàn)象稱為介質(zhì)的極化，極化過程產(chǎn)生的能量損失稱為介質(zhì)損耗，板材的Df值就是衡量板材介質(zhì)損耗的大小的參數(shù)。

為了讓大家更直觀的了解高速板材和普通板材的區(qū)別，我用仿真軟件簡(jiǎn)單搭了一個(gè)電路。讓大家看看相同一段走線使用不同Df的板材對(duì)信號(hào)的影響：

Standard Loss板材上的10英寸走線：

Very Low Loss板材上的10英寸走線：

Standard Loss板材： Very Low Loss板材：

1GHz正弦波信號(hào)：

5GHz正弦波信號(hào)：

……

25GHz正弦波信號(hào)：

普通板材與高速板材相比對(duì)正弦波信號(hào)的衰減更大，尤其是對(duì)高頻諧波的衰減更為明顯，由于數(shù)字信號(hào)通過不同頻率的正弦波合成。正弦波的衰減將導(dǎo)致需要傳輸?shù)男盘?hào)產(chǎn)生邊沿退化、幅度降低等問題，影響傳輸線的帶寬。使用高速板材可以降低單位長(zhǎng)度傳輸線的損耗。所以在線長(zhǎng)相同的情況下，高速板材能使傳輸線帶寬更高，信號(hào)裕量更大。同理：在相同損耗要求的情況下，使用高速板材可以走更長(zhǎng)的走線，性能仍滿足要求。

我們有兩輛不同油耗的汽車，汽車A每百公里油耗22升(Df：0.022)，江湖人稱油老虎。汽車B每百公里油耗4.5升(Df：0.0045)，人送外號(hào)省油小霸王。如果你只有50升油，你的目的地(接收端)在800公里(走線長(zhǎng)度)外，油老虎走不到三分之一就趴窩了(接收端的信號(hào)裕量嚴(yán)重不足)。如果是開省油小霸王，開到目的地還能剩14升油(接收端信號(hào)裕量滿足)。但如果你的目的地(接收端)在200公里(走線長(zhǎng)度)外，油老虎也能開到，但是剩余油量不多(裕量不多)，中途出點(diǎn)狀況可能就到不了了(抗風(fēng)險(xiǎn)能力差)。這時(shí)候如果你開省油小霸王就能輕松應(yīng)對(duì)。

這就是為什么有時(shí)候需要使用高速板材的原因，在信號(hào)速率高，走線長(zhǎng)，對(duì)損耗有要求的設(shè)計(jì)，使用普通材料已經(jīng)沒有裕量或者裕量不多情況下，我們會(huì)推薦使用高速板材。

高速板材根據(jù)Df值不同，被分為多個(gè)等級(jí)。Df值僅供參考，使用請(qǐng)以對(duì)應(yīng)材料data sheet為準(zhǔn)。

普通損耗板材： Standard Loss Df<0.022@10ghz

中損耗板材： Mid Loss Df<0.012@10ghz

低損耗板材： Low Loss Df<0.008@10ghz

非常低損耗板材：Very Low Loss Df<0.005@10ghz

超低損耗板材： Ultra Low Loss Df<0.003@10GHz

大家可以趁此機(jī)會(huì)相互交流一下自己使用高速板材遇到的問題或者使用心得。小陳就先拋磚引玉：高速板材不是工廠常備料，所以是需要提前備料的，生產(chǎn)工廠在國(guó)內(nèi)，則備料時(shí)間約1周左右，生產(chǎn)工廠在國(guó)外，則備料時(shí)間約2-4周左右。根據(jù)距離遠(yuǎn)近，材料緊俏程度會(huì)有所波動(dòng)。研發(fā)周期很緊的項(xiàng)目需要特別注意這一點(diǎn)。