高速電路設計之介質損耗大還是導體損耗大？

前段時間被問到在高速電路中，究竟介質損耗大還是導體損耗大，這個問題比較有意思，這里涉及到了兩個比較概念，一個是高速電路，一個是損耗。

往日有解析過，高速電路是一個比較泛的概念，有的人認為幾十MHz的電路就叫高速電路，有的認為電路傳遞信號的上升時間是傳輸線傳輸延時的1/4（1/6）的電路叫高速電路，還有的認為速率達到GHz以上的電路才叫高速電路。

而損耗是指能量的衰減。那在高速電路中能量衰減的形式比較多，常見的就是標題上所說的介質損耗和導體損耗，還包括大家容易忽略的輻射損耗，當然，能量是守恒的，也可能還有其它類型的損耗存在。

還是回到本文要解析的介質損耗和導體損耗這個問題上來。介質損耗指的是指介質材料在電場作用下，由于介質電導和介質極化的滯后效應，在其內部引起的能量損耗。這主要與PCB介質的損耗因子有關。導體損耗是指揮體不理想，存在直流電阻，在電流通過時發熱而引起的損耗，這主要與PCB導體的趨膚效應、粗糙度和導電率（電阻率）有關系。

那究竟哪種損耗大呢？可以通過一個電路來研究下現象（表明：本試驗并不是特別嚴謹，僅限于解釋這個問題現象），電路結構如下圖所示：

注：綠色圈中的是介質損耗相關的參數，紅色圈中是導體損耗相關的參數（注：傳輸線的物理結構保持一致，他們其實都與損耗有關系）。

當只考慮介質損耗時,Cond=5.8e70,Rough=0um,TanD=0.02；當只考慮導體損耗時,Cond=5.8e7,Rough=2um,TanD=0。仿真結果如下：

所以從上面的仿真對比結果中可以看到，介質損耗和導體損耗在不同的頻率段的時候，其貢獻的大小不一樣。因為影響介質損耗的損耗因子就隨著頻率的變化而變化，如下圖所示：

同樣，趨膚效應的影響也隨著頻率的變化而變化，頻率越高，趨膚深度也越大。

綜上所述，在高速電路中究竟是介質損耗大還是導體損耗大這個問題無法一概而論，需要依據實際情況而定。本文轉載自信號完整性。

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