介电常数介质损耗测试仪对材料的影响

随着速率的提升，信号随着频率的增加，其能量衰减也变得越来越大，如下图所示：

这些可以通过仿真来分析各种材料对信号的不同影响，比如通过扫描不同的介质损耗角（Df，不同的介质损耗角代表不同的材料类型），就可以获得不同损耗的结果，进一步的分析就可以判断其是否满足设计要求。下图为不同PCB材料（Df，）进行损耗仿真的结果：

从上图中可以看到，介质损耗角范围为0.005~0.025，介质损耗角（Df）越大，其衰减越大。从眼图上进行分析，也可以很清晰地看到，Df值越大，眼图越小，如下图所示：

对于介电常数（Dk值）的分析也是一样的，只是，介电常数影响更多的是阻抗。介电常数和介质损耗角是介质的两个基本属性，而且这两个参数都会随着频率的改变而变化，如下图所示为一款材料的数据手册中的数据截图：

从中可以看到，不同的频率点对应的参数（Dk和Df）不相同，但是此材料数据表格中并没有给出所有的频率点对应的参数。非常不幸的是，此数据手册中，对每一种材料给出了5个频点，很多材料数据手册给出来的仅仅只有1个或者2个频点的数据。很显然，使用这些数据计算或者仿真获得的结果是不正确的，如下图所示为我们之前测试过的一种材料，用厂商提供的原始数据仿真与测试的结果对比有不小的差距，如下图所示：

得到这样的结果也是可以理解的，毕竟材料参数不准确。经过测试和仿真提取PCB材料，绘制曲线图如下所示：

左侧的为介电常数，显然随着频率的升高而降低；右侧为介质损耗角，随着频率的升高而升高。再利用提取的材料参数仿真（仿真另外的传输线）即可获得与测试结果比较吻合的仿真结果，如下图所示：

当然，不仅仅是介电常数和介质损耗角对信号有影响，导体（通常是铜）的粗糙度也会对信号有非常大的影响，在之前的文章中也有给大家分享过，点击下列红色文字，即可查看。在此即不赘述。

在高速电路设计中，链路中的每一个参数都有可能导致传递的信号出问题。今天就和大家分享一个平常大家不太注意的参数。

先回顾下在中学的时候，咱们学习的一个概念，趋肤效应：当信号的频率较越来越高时，信号都会趋向于导体的表面传递。这样就会导致信号流过导体的相对有效面积变小，从电阻的角度来分析，这就会导致电阻增加，导致传递能量的损失。