高频板材特性与阻抗控制

2011-06-17 11:13:07来源: 互联网

1、AC Impedance 交流阻抗
交流电中综合了电阻 (Resistance;R) 、容抗 (Capacitive Reactance;Xc),及感抗 ( Inductive Reactance ;XL ) 而构成的交流 "电阻",简称为"阻抗"(Impedance,代表符号为Z)。其公式为 Ζ=√(R2+(XL-XC)2)。本词与高速或高频传输线中的讯号(Signal;此词尚有其它同义字如脉冲Pulse,方波Square Wave,Step Wave阶波等)所遇到阻力的"特性阻抗" (Charac teristic Impedance,其代表符号为Zo)与前者完全不同,其公式为 Zo=√(L/C)。又原词中的 AC 是指 Alternating Current 即"极性交换之电流"而言。亦即随时间变化的电流,简称交流。此 AC 符号常用于每秒钟变换极性 (Polarity Switching )很多次的电源,其波形常为正弦波、方波或三角波等。

2、Characteristic Impedance特性阻抗
是指当导体中有电子"讯号"波形之传播时,其电压对电流的比值称为"阻抗Impedance"。由于交流电路中或在高频情况下,原已混杂有其它因素(如容抗、感抗等)的"Resistance",已不再只是简单直流电的"欧姆电阻"(OhmicResistance),故在电路中不宜再称为"电阻",而应改称为"阻抗"。不过到了真正用到"Impedance阻抗"的交流电情况时,免不了会造成混淆,为了有所区别起见,只好将电子讯号者称为"特性阻抗"。电路板线路中的讯号传播时,影响其"特性阻抗"的因素有线路的截面积,线路与接地层之间绝绿材质的厚度,以及其介质常数等三项。目前已有许多高频高传输速度的板子,已要求"特性阻抗"须控制在某一范围之内,则板子在制造过程中,必须认真考虑上述三项重要的参数以及其它配合的条件。

3、Frequency 频率
是指各种周期性运动,在单位时间内所重复的次数而言。电频通常是以"赫"(Herz,即每秒内重复的次数或周数)为单位。电路板线路中的"讯号",是以波动方式传输,故欲其高速则必先要高频。而在高频下,其板材的介质常数就显得非常关键,例如3 GHz以上的高频微波通信板,则介常数4.5的FR-4必须更换成只有2.6的PTFE板材才行,以减少讯号的散逸与延误。

4、Impedance Match 阻抗匹配
在电子电路中若有讯号(Signal)在传送时,希望由电源发出端(Source)起,在能量损失最少的情形下,能顺利传送到接收端(Load)。并由接受端将其完全吸收而不产生任何的反射。欲达到这种良好的传送或传输,则电路中的阻抗(ZL)必须与"发出端"内部的阻抗(Zo)相等才行,称之为"阻抗匹配"。

5、Radio Frequency Interference(RFI)射频干扰
是一项意外不良的干扰,包括出现一些不良的暂存状态(Transients)讯号,会干扰到电子通信设备或其它电子机器之操作而影响其正常功能。例如早期未做RFI预防的电视机,当附近有脚踩式摩托车发动时,由于其火星塞所发出火花(Spark)电磁波,传入电视机后将会造成画面短暂的混乱。若在电视机胶壳的内壁,以化学铜或含镍漆料等处理上一屏障 (Shielding)层后,即可将传来的电磁波导引至"接地层"去,以减少 RFI的干扰。至于某些"高周波"熔接工场,也需将其建筑物以金属网接地,避免其所散出的高频电磁波对周围电子电器品的干扰。在机场航道附近之业者,严重时甚至会对飞机降落雷达仪表造成干扰,对飞安有很大的威胁,必须严加防范。

6、Reflection反射
一般常识中是指镜面将入射光加以反射之谓。不过在计算机主机板中对高速讯号之传播时,则是指"讯号"由Driver发出经讯号线在 Receiver傅播时,若三者间之阻抗值均能匹配,则讯号之能量可顺利到达Receiver中一旦讯号线品质有问题,致使其呈现的"特性阻抗"值超过限度时,将会造成讯号部份能量折回 Driver ,也称为"反射"。

7、Rise Time上升时间
此词是方波式逻辑讯号 (Signal)或脉冲 (Pulse) 的重要性质。以纵坐标为电压(如早期的5V与现在的 3.3V,及未来可能的 2.5V),横坐标为时间所组成的"时脉Clock" (时钟脉波)系统;其传播中方波的生成,理论上应自低态垂直升起到达"高态",但实际上却是以某一斜坡升起。该升起斜坡之 10%高度到 90%高度所耗掉的时间,称为Rise Time,常用单位为 10-9秒Nono-Second,简称为NS,译为奈秒。

8、Ultra High Frequency(UHF)特高频率
指频率在 300MHz ~ 3GHz 之间,或波长在 1 m ~10 cm 之"极超短波",称为UHF。如电视、汽车电话、大哥大电话等皆属此一范围,其所使用之电路板材 FR-4 则尚可达成使命。至于频率更高的微波电子产品,则需用到 Teflon板材了 (详见电路板信息杂志50期之专文)。EMI Electromagnetic Interference ;电磁干扰RF Radio Frequency;无线电波,射频RFI Radio-Frequency Interference;射频干扰SHF Super High Frequency ; 超高频率(即频率在3~30GHz间的微波;波长为1~10cm,可用于远程无线之大哥大或卫星通信 )UHF Ultra-High Frequency ;特高频率之电磁波是指频率在300~3,000MHz的电波,或波长在 1~10dm (10~100cm)的"极超短波"而言,常用于高画显电视。VHF Very High Frequency ; 极高频率电磁波 (即超短波)指频率在30~300MHz间的电波,其波长在 1~10m间,用于广播及电视。

关键字:高频板材  阻抗  控制

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2011/0617/article_10158.html
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