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高頻板板材特性與阻抗控制

發布日期:2021-01-15 10:51:06  |  關注:1883

    1、ACImpedance 交流阻抗

    交流電中綜合了電阻(Resistance;R)、容抗(CapacitiveReactance;Xc),及感抗(InductiveReactance;XL)而構成的交流"電阻",簡稱為"阻抗"(Impedance,代表符號為Z)。其公式為Ζ=√(R2+(XL-XC)2)。本詞與高速或高頻傳輸線中的訊號(Signal;此詞尚有其它同義字如脈沖Pulse,方波SquareWave,StepWave階波等)所遇到阻力的"特性阻抗"(CharacteristicImpedance,其代表符號為Zo)與前者完全不同,其公式為Zo=√(L/C)。又原詞中的AC是指AlternatingCurrent即"極性交換之電流"而言。亦即隨時間變化的電流,簡稱交流。此AC符號常用于每秒鐘變換極性(PolaritySwitching)很多次的電源,其波形常為正弦波、方波或三角波等。

    2、Frequency頻率

    是指各種周期性運動,在單位時間內所重復的次數而言。電頻通常是以"赫"(Herz,即每秒內重復的次數或周數)為單位。電路板線路中的"訊號",是以波動方式傳輸,故欲其高速則必先要選擇高頻。而在高頻下,其高頻板板材的介質常數就顯得非常關鍵,例如3GHz以上的高頻板/高頻微波板/高頻微波射頻板/高頻微波通信板,則介常數4.5的FR-4必須更換成只有2.6的PTFE高頻板板材才行,以減少訊號的散逸與延誤。

    3、ImpedanceMatch阻抗匹配

    在電子電路中若有訊號(Signal)在傳送時,希望由電源發出端(Source)起,在能量損失最少的情形下,能順利傳送到接收端(Load)。并由接受端將其完全吸收而不產生任何的反射。欲達到這種良好的傳送或傳輸,則電路中的阻抗(ZL)必須與"發出端"內部的阻抗(Zo)相等才行,稱之為"阻抗匹配"。

高頻板.jpg

    4、Reflection反射

    一般常識中是指鏡面將入射光加以反射之謂。不過在計算機主機板中對高速訊號之傳播時,則是指"訊號"由Driver發出經訊號線在Receiver傅播時,若三者間之阻抗值均能匹配,則訊號之能量可順利到達Receiver中一旦訊號線品質有問題,致使其呈現的"特性阻抗"值超過限度時,將會造成訊號部份能量折回Driver,也稱為"反射"。

    5、RiseTime上升時間

    此詞是方波式邏輯訊號(Signal)或脈沖(Pulse)的重要性質。以縱坐標為電壓(如早期的5V與現在的3.3V,及未來可能的2.5V),橫坐標為時間所組成的"時脈Clock"(時鐘脈波)系統;其傳播中方波的生成,理論上應自低態垂直升起到達"高態",但實際上卻是以某一斜坡升起。該升起斜坡之10%高度到90%高度所耗掉的時間,稱為RiseTime,常用單位為10-9秒Nono-Second,簡稱為NS,譯為奈秒。

    6、CharacteristicImpedance特性阻抗

    是指當導體中有電子"訊號"波形之傳播時,其電壓對電流的比值稱為"阻抗Impedance"。由于交流電路中或在高頻情況下,原已混雜有其它因素(如容抗、感抗等)的"Resistance",已不再只是簡單直流電的"歐姆電阻"(OhmicResistance),故在電路中不宜再稱為"電阻",而應改稱為"阻抗"。不過到了真正用到"Impedance阻抗"的交流電情況時,免不了會造成混淆,為了有所區別起見,只好將電子訊號者稱為"特性阻抗"。高頻板電路板線路中的訊號傳播時,影響其"特性阻抗"的因素有線路的截面積,線路與接地層之間絕綠材質的厚度,以及其介質常數等三項。目前已有許多高頻高傳輸速度的高頻板板子,已要求"特性阻抗"須控制在某一范圍之內,則高頻板板子在制造過程中,必須認真考慮上述三項重要的參數以及其它配合的條件。

    7、RadioFrequencyInterference(RFI)射頻干擾

    是一項意外不良的干擾,包括出現一些不良的暫存狀態(Transients)訊號,會干擾到電子通信設備或其它電子機器之操作而影響其正常功能。例如早期未做RFI預防的電視機,當附近有腳踩式摩托車發動時,由于其火星塞所發出火花(Spark)電磁波,傳入電視機后將會造成畫面短暫的混亂。若在電視機膠殼的內壁,以化學銅或含鎳漆料等處理上一屏障(Shielding)層后,即可將傳來的電磁波導引至"接地層"去,以減少RFI的干擾。至于某些"高周波"熔接工場,也需將其建筑物以金屬網接地,避免其所散出的高頻電磁波對周圍電子電器品的干擾。在機場航道附近之業者,嚴重時甚至會對飛機降落雷達儀表造成干擾,對飛安有很大的威脅,必須嚴加防范。

    8、UltraHighFrequency(UHF)特高頻率

    指頻率在300MHz~3GHz之間,或波長在1m~10cm之"極超短波",稱為UHF。如電視、汽車電話、大哥大電話等皆屬此一范圍,其所使用之電路板材FR-4則尚可達成使命。至于頻率更高的微波電子產品,則需用到高頻板板材了。電磁干擾射頻RFRadioFrequency;無線電波,射頻RFIRadio-FrequencyInterference;射頻干擾SHFSuperHighFrequency;超高頻率(即頻率在3~30GHz間的微波;波長為1~10cm,可用于遠程無線之大哥大或衛星通信)UHFUltra-HighFrequency;特高頻率之電磁波是指頻率在300~3,000MHz的電波,或波長在1~10dm(10~100cm)的"極超短波"而言,常用于高畫顯電視。VHFVeryHighFrequency;極高頻率電磁波(即超短波)指頻率在30~300MHz間的電波,其波長在1~10m間,用于廣播及電視。


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