高频板材特性与阻抗控制

高频板材特性与阻抗控制术语手册

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。