PCB Dk、Df和介质损耗
介电常数Dk
Dk即Dielectric constant的简称,中文名叫介电常数,又叫介质常数或介电系数,它是表示绝缘能力特性的一个系数,以字母ε表示。在工程应用中,介电常数时常以相对介电常数的形式来表达,而不是绝对值,常见应用有计算阻抗和时延。
Dk越小越好,对高速信号越好。
介质损耗因子Df
Df即Dissipationfactor的简称,中文名叫介质损耗因子,又叫阻尼因子、内耗(internal dissipation)或损耗角正切(loss tangent),是材料在交变力场作用下应变与应力周期相位差角的正切,也等于该材料的损耗模量与储能模量之比(通俗讲就是信号线中已漏失在绝缘板材中的能量,与尚存在线中能量的比值)。
一般地,按损耗因子的高低,基板材料可分为五个等级:
Standard Loss (Df:0.015-0.020)
Mid Loss(Df:0.010-0.015)
Low Loss(Df:0.0065-0.01)
Very Low Loss(Df:0.003-0.0065)
Ultra Low Loss(Df:<0.003)
Df越小越好,介质损耗就越少。
导体损耗和介质损耗
PCB传输线的总损耗称为插入损耗(αt)。它是导体Conductor损耗(αc),介电Dielectric损耗(αd),辐射Radiation损耗(αr)和泄漏Leakage损耗(αl)的总和。
泄露损耗的影响可以忽略,因为PCB具有很高的体积电阻。
辐射损耗是电路由于射频辐射而损失的能量。该损耗取决于频率,介电常数(Dk)和厚度。对于特定的传输线,在较高的频率下损耗会更高。对于相同的电路,当使用具有较高Dk值的较薄基板时,辐射损耗将较小,一般也可以忽略。
导体损耗αc
介电损耗αd
通常介电损耗与Dk&Df关系密切,如下为损耗的近似计算公式
α表示衰减db/inch,f表示频率GHz,tan(δ)表示损耗正切材料,εeff是材料的有效相对Er。
有的文章有不同的公式如下,应该是错误的。
Dk和Df与频率的关系
- 频率越高,Dk单调下降
- 频率越高,Df有可能先上升,然后小幅波动
PCB板材选择考虑的因素有哪些?
高频pcb板材介电常数与介电损耗的特性
高速PCB损耗性能的影响分析
PCB传输线中的损耗
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