趋肤效应和铜皮粗糙度关系以及带来导线损耗影响

趋肤效应和铜皮粗糙度关系以及带来导线损耗的影响

1.1趋肤效应
通常我们认为电流在信号线导线中均匀分布，但是随着频率的提高电流就会重新分布趋向于导线的表面，这就是趋肤效应。
且高频时，铜导线中的电流流过的横截面厚度约等于集肤深度：

集肤深度单位为um，频率f单位为GHZ。

有上面公式可知频率越高，集肤深度就越小。导线的电阻与横截面面积成反比，所以电阻也增大，随之就会带来更大导体损耗。
1.2 趋肤效应与铜皮粗糙度的关系
有上面公式可知：

1oz铜厚为35um。在频率低的情况下完全可以认为是电流均匀分布。PCB板上构成导体的铜箔由于加工工艺，不可避免存在一定的粗糙度。
常规电解铜的表面粗糙度约为5um，对于5GHZ左右的信号不能表现出太大的影响。但是随着频率的提高趋肤深度就越小就要考虑使用高速板材搭配低粗糙度来使用。
目前常用于搭配高速板材的铜箔处理方式有反转铜箔和超低粗糙度铜皮，如果对性能有更高要求，则还有压延处理的铜箔及极低粗糙度铜箔。

1.3 铜皮粗糙度带来损耗验证
铜皮粗糙度仿真建模需要使用全波提取就是我们常说的3D求解器。粗糙度模型常用的有两种Hammerstad Model（锯齿模型）和Huray Model（雪球模型），
雪球模型更接近实际情况，需要设置两个参数，雪球半径和密度。例如下图，是相对光滑的设置。

推荐设置，雪球半径0.5um，密度2.9，为中等粗糙度。雪球半径0.5um，密度6，为很粗糙的情况。
下图我3D求解器提取S参数情况。dB（2,1）相对光滑情况，dB（4,3）中等粗糙度情况，dB（5,6）很粗糙情况。
在5G左右相差0.3dB左右，在28G时候相差近2dB。

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