高速PCB如何得到无损传输线

高速先生成员--姜杰

假如，走线线宽足够大，铜厚足够厚，铜箔粗糙度为零，介质损耗为零，走线的损耗有没可能归零？

如果大家是冲着标题来的，并期待得到独家秘籍，答案可能会让你失望了，损耗归零，恕难达成，起码目前的技术是做不到的。

了解板材的网友可能会说：我懂的，即便目前最顶级的高速板材，既做不到介质损耗为0，也做不到铜箔粗糙度为0，所以走线损耗达不到0也正常。

如果高速先生说，就算介质损耗为0而且铜箔完全光滑，损耗还是存在呢？

今天就用一个仿真案例，带大家捋一捋走线损耗的影响因素。

原始模型为M6级别的板材，差分走线的单线线宽1W，铜厚1T，铜箔类型为HVLP，走线长度1000mil，无辐射、无串扰的条件下，走线的损耗仿真结果如下：

想不到吧，简简单单的损耗，竟能整出这么多曲线来。多归多，但是很清晰，一讲你就懂：

Smooth Conductor Loss表示光滑（粗糙度为0）导体损耗；

Dielectric Loss表示介质损耗；

Smooth Attenuation表示考虑介质损耗的光滑导体损耗；

Conductor Loss with Roughness表示考虑粗糙度的导体损耗；

Attenuation with Roughness可以理解为总损耗。

这里重点关注总损耗，也就是Attenuation with Roughness，最靠下的天蓝色曲线：0.8dB@15GHz（本文使用15GHz作为频率观测点，下同）。

首先，看看最常用的手段，增加线宽对损耗的影响。将原模型走线线宽由1W增加至2W，此时损耗降低至0.59dB，不得不说，加线宽确实好用。

接下来，再比较铜厚的影响，将原模型走线铜厚由1T增加至2T，此时损耗由0.8dB减小至0.72dB，损耗也有一定的改善。

线宽和铜厚的增加，确实可以减小导体损耗，但是，这里的降低是限度的，其中，关于线宽的影响，高速先生之前有介绍过《线宽变大，损耗变小；线宽无限大，损耗无限小？》，铜厚也是类似的情况。

下一步，在原走线的基础上，把铜箔设置为理想光滑铜箔，也就是粗糙度设为零。

可以看到，这里的Conductor Loss with Roughness已经消失，总损耗由Attenuation with Roughness变成了Smooth Attenuation。此时的总损耗是0.723dB。

这个时候，大家一定很期待看到介质损耗的影响，安排：

同样在原走线的基础上，把介质损耗参数设置为0，相应的Dielectric Loss随之归零，总损耗减小为0.492dB。

虽然损耗大幅降低，但是别忘了，我们的目标可是让走线损耗归零。那么，综合考虑以上因素，也就是大线宽+厚铜+0粗糙度+0介质损耗，这里降一点，那里降一点，还是有可能的吧？试试看。

模型线宽设置为2W，铜厚2T，铜箔粗糙度和损耗因子都设置为0，看看效果如何：

损耗确实大幅降低至0.21dB，不过离归零还有距离。

铜箔粗糙度和损耗因子都已经设置为0，我猜你会说肯定是线路的铜箔还不够宽，不够厚。

抛开这个问题先不回答，高速先生给你看个数据：原始走线模型，注意，这里的线宽和铜厚都没有增加，铜箔粗糙度和介质损耗设置为0，再将铜箔的某个神秘参数调整至无穷大。

走线损耗神奇归零！

所以，损耗迟迟无法归零的原因不在于线宽和铜厚，而在于这个跟导体自身性质相关的参数——电导率！

总而言之，走线损耗主要由介质损耗和导体损耗构成。其中，导体损耗的影响因素大致分两类，一个是导体的几何特征，具体到走线，就是线长、线宽、厚度、表面粗糙度。另一个就是电导率。只不过，电导率是导体自身的特征参数，基本无法调整，大家关注的少也就在情理之中了。

问题来了：

电导率受哪些因素影响？

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审核编辑 黄宇