CN110569583A - 一种剥离pcb传输线插入损耗的方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种剥离PCB传输线插入损耗的方法,该剥离方法包括:获取PCB传输线相关数据,相关数据包括介电参数、物理尺寸以及插入损耗;根据物理尺寸建立第一模型,通过仿真提取PCB传输线的光滑导体损耗;在第一模型的基础上建立第二模型,通过仿真提取PCB传输线的介质损耗;根据插入损耗、光滑导体损耗以及介质损耗获得PCB传输线的粗糙度损耗,通过上述方法,本申请的剥离PCB传输线插入损耗的方法不仅可以高效、准确地将PCB传输线插入损耗剥离为光滑导体损耗、介质损耗和粗糙度损耗,还避免了复杂的测量、大量的数学公式计算和理论推断,简化PCB传输线插入损耗剥离过程,提高PCB传输线插入损耗剥离效率。

Description

一种剥离PCB传输线插入损耗的方法
技术领域
本申请涉及PCB传输线插入损耗领域,具体是涉及一种剥离PCB传输线插入损耗的方法。
背景技术
印刷电路板(printed circuit board,PCB)是承载电子元器件的载体,是电子元器件电气连接的提供者。
在印刷电路板中,信号通过传输线进行信号的传输,由于传输导体、周围介质以及趋肤效应的存在,信号在PCB板中传输会导致信号能量衰减,该衰减可以通过插入损耗指标来衡量。插入损耗,分为导体损耗和介质损耗。导体损耗是由金属信号线本身带来的损耗,由光滑导体损耗和表面粗糙度损耗组成,光滑导体损耗与导体的导电率直接相关,表面粗糙度损耗则是由于趋肤效应使得信号沿导体表面传输而导体表面粗糙带来的损耗。介质损耗是由传输线所在环境的介电材料带来的损耗,它与材料的介电常数与损耗正切相关。
如今,产品对信号的传输速率的要求不断提高,提高信号的传输速率会使得PCB传输线的插入损耗增大。因此,在PCB设计中都希望尽可能地减小PCB传输线的插入损耗,使得信号在PCB上可以使传输速率更高、传输质量更好,目前,行业工程师都知道PCB传输线的插入损耗由光滑导体损耗、粗糙度损耗以及介质损耗组成,但这三部分损耗分别占整体损耗的比例是多少以及如何剥离整体插入损耗则很少有工程师了解,行业内几乎没有一种有效剥离PCB传输线插入损耗的方法。
发明内容
本申请提出一种剥离PCB传输线插入损耗的方法,可有效剥离PCB传输线中存在的光滑导体损耗、粗糙度损耗以及介质损耗。
为解决上述技术问题,本申请采用的一个技术方案是:获取PCB传输线相关数据,所述相关数据包括介电参数、物理尺寸以及插入损耗;根据物理尺寸建立第一模型,通过仿真提取所述PCB传输线的光滑导体损耗;在第一模型的基础上建立第二模型,通过所述仿真提取PCB传输线的介质损耗;根据所述插入损耗、光滑导体损耗以及所述介质损耗获得PCB传输线的粗糙度损耗。
其中,介电参数是通过查阅所述PCB传输线的介质材料手册获得的,其中,介电参数包括介电常数与损耗正切;所述物理尺寸是通过对PCB传输线的横截面做切片观察获得的;所述插入损耗是通过对整体PCB传输线进行测试提取获得的。
其中,所述通过仿真提取PCB传输线的光滑导体损耗包括:对所述第一模型进行仿真,获取无介质填充时光滑导体传输线的阻抗,再提取无介质填充时光滑导体传输线阻抗下无介质填充时光滑导体的插入损耗。
其中,所述第一模型包含PCB传输线以及参考层导体部分,所述导体是表面绝对光滑无粗糙的,PCB传输线周围没有介质进行填充。
其中,提取PCB传输线的介质损耗包括:对第二模型进行仿真,获取有介质材料填充时光滑导体传输线的阻抗,再提取有介质材料填充时光滑导体传输线阻抗下有介质填充时光滑导体的插入损耗,并根据有介质填充时光滑导体的插入损耗与光滑导体损耗得出PCB传输线的介质损耗。
其中,第二模型是在第一模型的基础上,在传输线周围填充介质建立构成。
其中,根据PCB传输线整体的插入损耗和有介质填充时光滑导体的插入损耗获得PCB传输线的粗糙度损耗。
为解决上述技术问题,本申请采用的另一个技术方案是:提供一种PCB传输线插入损耗剥离装置,PCB传输线插入损耗剥离装置包括处理器和存储器,存储器中存储PCB传输线相关数据,处理器用于执行上述任一项的方法。
为解决上述技术问题,本申请还提供一种计算机储存介质,存储装置存储有程序数据,程序数据能够被执行以实现上述任一项的方法。
本申请的有益效果是:区别于现有技术,本申请一种剥离PCB传输线插入损耗的方法,剥离过程避免了获取导体表面粗糙度复杂的量测和计算过程,其不需要复杂的数学公式计算和理论推断,可以简单有效地剥离PCB传输线的光滑导体损耗、粗糙度损耗以及介质损耗。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请提供的剥离PCB传输线插入损耗方法一实施例的流程示意图;
图2是本申请提供的剥离PCB传输线插入损耗方法另一实施例的流程示意图;
图3是本申请提供的PCB传输线插入损耗剥离装置一实施例的结构示意图;
图4是本申请提供的计算机存储介质一实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例,对本申请作进一步的详细描述。特别指出的是,以下实施例仅用于说明本申请,但不对本申请的范围进行限定。同样的,以下实施例仅为本申请的部分实施例而非全部实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本申请保护的范围。
将PCB传输线的插入损耗划分为光滑导体损耗、介质损耗以及粗糙度损耗三个部分,其中,插入损耗是在发射机和接收机之间,引入其他器件导致的信号衰减量;导体损耗是插入损耗中由导体引起的衰减部分;介质损耗是插入损耗中由介质引起的衰减部分。
本申请将就如何剥离上述三个部分进行相应阐述,设整体插入损耗为ILS,光滑导体损耗为IL1,介质损耗为IL2,粗糙度损耗为IL3
请参阅图1,图1是本申请剥离PCB传输线插入损耗方法一实施例的流程示意图。在本实施方式中,剥离PCB传输线插入损耗方法包括:
S11:获取PCB传输线相关数据,相关数据包括介电参数、物理尺寸以及插入损耗。
在一个具体的实施例中,介电参数可以通过查阅PCB传输线的介质材料手册或者使用网络搜索引擎获得,其中,介电参数包括介电常数与损耗正切。
对PCB传输线做切片观察,其中,切片观察是通过取样、镶嵌、切片、抛磨、腐蚀、观察等一系列手段和步骤获得PCB传输线横截面结构的过程,本实施方式中切片观察是对PCB传输线的横截面进行切片,以获取PCB传输线的全部物理上的尺寸,包括传输线导体的宽度、厚度、间距以及相邻信号参考层的距离。
可选地,PCB传输线的整体插入损耗ILS通过使用网络分析仪进行测试提取,网络分析仪是一种能在宽频带内进行扫描测量以确定网络参量的综合性微波测量仪器,自动网络分析仪能对测量结果逐点进行误差修正,并换算出其他几十种网络参数,如输入反射系数、输出反射系数、电压驻波比、阻抗、衰减、相移和群延时等传输参数以及隔离度和定向度等。
S12:根据物理尺寸建立第一模型,通过仿真提取PCB传输线的光滑导体损耗。
根据上一步骤中获取的PCB传输线的全部物理尺寸建立第一模型,第一模型只包含PCB传输线以及参考层导体部分,导体是表面绝对光滑无粗糙的导体,传输线周围没有介质填充,对第一模型进行仿真,提取此时PCB传输线的光滑导体损耗IL1
S13:在第一模型的基础上建立第二模型,通过仿真提取PCB传输线的介质损耗。
在第一模型的基础上,在PCB传输线的周围填充介质材料,该介质材料根据S11步骤中获取的介电参数进行设置,建立成第二模型,对第二模型进行仿真,提取此时PCB传输线的损耗,包括光滑导体损耗和介质损耗,设此时PCB传输线的损耗为ILN,则PCB传输线的介质损耗的计算公式为:IL2=ILN-IL1
S14:根据插入损耗、光滑导体损耗以及介质损耗获得PCB传输线的粗糙度损耗。
根据上述步骤已经得出的整体插入损耗ILS、光滑导体损耗IL1和介质损耗IL2计算粗糙度损耗IL3,具体计算公式为:IL3=ILS-IL1-IL2
通过上述方法,可以有效地将插入损耗剥离为光滑导体损耗、介质损耗、粗糙度损耗,不需要获取导体表面粗糙度就可以提取出传输线的粗糙度损耗,避免了获取导体表面粗糙度复杂的量测和计算过程,整个剥离过程中也不需要复杂数学公式计算和理论推断,且本方法适用于各种剥离PCB传输线插入损耗的场合,适用性极广。
请进一步参阅图2,图2是本申请剥离PCB传输线插入损耗方法另一实施例的流程示意图,本实施例剥离PCB插入损耗方法包括以下步骤:
S21:获取PCB传输线相关数据,相关数据包括介电参数、物理尺寸以及插入损耗。
在一个具体的实施例中,介电参数可以通过查阅PCB传输线的介质材料手册或者使用网络搜索引擎获得,其中,介电参数包括介电常数与损耗正切。
对PCB传输线做切片观察,其中,切片观察是通过取样、镶嵌、切片、抛磨、腐蚀、观察等一系列手段和步骤获得PCB传输线横截面结构的过程,本实施方式中切片观察是对PCB传输线的横截面进行切片,以获取PCB传输线的全部物理上的尺寸,包括传输线导体的宽度、厚度、间距,相邻信号参考层的距离。
可选地,整体PCB传输线的插入损耗通过使用网络分析仪进行测试提取。
S22:对第一模型进行仿真,获取无介质填充时光滑导体传输线的阻抗,再提取无介质填充时光滑导体传输线阻抗下无介质填充时光滑导体的插入损耗。
第一模型只包含传输线以及参考层导体部分,参考层导体部分由上述步骤获得的物理尺寸如传输线导体的宽度、厚度、间距,相邻信号参考层的距离进行构建,参考层导体的表面是绝对光滑无粗糙的,传输线周围没有介质填充,通过三维电磁场仿真软件对第一模型进行仿真,获取无介质填充时光滑导体传输线的阻抗,将此时阻抗值记为TDR1,其中阻抗表示电路阻碍电流通过能力的量。
将上述第一模型的端口参考阻抗值设置为TDR1,再对第一模型进行仿真,提取此时传输线的插入损耗,则此时传输线的插入损耗即为PCB传输线的光滑导体损耗。
S23:对第二模型进行仿真,获取有介质材料填充时光滑导体传输线的阻抗,再提取有介质材料填充时光滑导体传输线阻抗下有介质填充时光滑导体的插入损耗。
在第一模型的基础上,在传输线的周围填充介质材料,形成第二模型,该介质材料由上述S21步骤获得的介电常数与损耗正切设置而成。
同样通过三维电磁场仿真软件对第二模型进行仿真,获取此时有介质填充时光滑导体传输线的阻抗,将此时的阻抗值记为TDR2。
将上述第二模型的端口参考阻抗值设置为TDR2,再对第二模型进行仿真,提取此时PCB传输线的插入损耗,该插入损耗为有介质填充时光滑导体的损耗,包括且仅包括光滑导体损耗和介质损耗,在上一步骤已获得传输线光滑导体损耗的情况下,介质损耗可由此时有介质填充时光滑导体损耗减去光滑导体损耗来获得。
S24:根据PCB传输线整体的插入损耗和有介质填充时光滑导体的插入损耗获得PCB传输线的粗糙度损耗。
由于整体PCB传输线的插入损耗划分成光滑导体损耗、介质损耗以及粗糙度损耗,而上述实施例步骤中已经获得了整体插入损耗、光滑导体损耗和介质损耗,因此粗糙度损耗由整体插入损耗减去光滑导体损耗再减去介质损耗获得。
通过上述方法,可高效率地,准确地将PCB传输线的插入损耗剥离为光滑导体损耗、介质损耗、粗糙度损耗三个部分,剥离过程不需要复杂数学公式计算和理论推断,在获取粗糙度损耗的过程中,也不需要对导体表面粗糙度进行复杂的量测和计算,简化剥离插入损耗过程,提高剥离插入损耗效率,且该方法可用于任何PCB传输线插入损耗的剥离,适用多种场合。
基于同样的申请构思,本申请还提出了一种PCB传输线插入损耗剥离装置,该PCB传输线插入损耗剥离装置能够被执行以实现上述任一实施例的剥离PCB传输线插入损耗的方法,请参阅图3,图3是本申请提供的PCB传输线插入损耗剥离装置一实施例的结构示意图,PCB传输线插入损耗剥离装置包括处理器41以及存储器42。
存储器42用于储存PCB传输线的相关信息,包括该PCB传输线的介电参数、物理尺寸和插入损耗。
处理器41用于根据PCB传输线的相关信息建立第一模型,通过仿真提取PCB传输线的光滑导体损耗;在第一模型的基础上建立第二模型,通过仿真提取PCB传输线的介质损耗;根据插入损耗、光滑导体损耗以及介质损耗获得PCB传输线的粗糙度损耗。
基于同样的申请构思,本申请还提出了一种计算机储存介质,请参阅图4,图4是本申请提供的计算机储存介质一实施例的结构示意图,计算机储存介质50中存储有程序数据51,程序数据51可以为程序或指令,该程序指令能够被执行以实现上述任一PCB插入损耗的剥离方法。
以上所述仅为本申请的部分实施例,并非因此限制本申请的保护范围,凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效装置或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种剥离PCB传输线插入损耗的方法,其特征在于,所述剥离PCB传输线插入损耗的方法包括以下步骤:
获取PCB传输线相关数据,所述相关数据包括介电参数、物理尺寸以及插入损耗;
根据所述物理尺寸建立第一模型,通过仿真提取所述PCB传输线的光滑导体损耗;
在所述第一模型的基础上建立第二模型,通过所述仿真提取所述PCB传输线的介质损耗;
根据所述插入损耗、所述光滑导体损耗以及所述介质损耗获得所述PCB传输线的粗糙度损耗。
2.根据权利要求1所述的剥离PCB传输线插入损耗的方法,其特征在于,
所述介电参数是通过查阅所述PCB传输线的介质材料手册获得的,其中,所述介电参数包括介电常数与损耗正切;
所述物理尺寸是通过对所述PCB传输线的横截面做切片观察获得的;
所述插入损耗是通过对整体所述PCB传输线进行测试提取获得的。
3.根据权利要求1所述的剥离PCB传输线插入损耗的方法,其特征在于,所述通过仿真提取所述PCB传输线的光滑导体损耗包括:
对所述第一模型进行仿真,获取无介质填充时光滑导体传输线的阻抗,再提取所述无介质填充时光滑导体传输线阻抗下无介质填充时光滑导体的插入损耗。
4.根据权利要求3所述的剥离PCB传输线插入损耗的方法,其特征在于,所述第一模型包含所述PCB传输线以及参考层导体部分,所述导体是表面绝对光滑无粗糙的,所述PCB传输线周围没有所述介质进行填充。
5.根据权利要求1所述的剥离PCB传输线插入损耗的方法,其特征在于,所述提取所述PCB传输线的介质损耗包括:
对所述第二模型进行仿真,获取有介质材料填充时光滑导体传输线的阻抗,再提取所述有介质材料填充时光滑导体传输线阻抗下有介质填充时光滑导体的插入损耗,并根据所述有介质填充时光滑导体的插入损耗与所述光滑导体损耗得出所述PCB传输线的介质损耗。
6.根据权利要求5所述的剥离PCB传输线插入损耗的方法,其特征在于,所述第二模型是在所述第一模型的基础上,在传输线周围填充所述介质建立构成。
7.根据权利要求6所述的剥离PCB传输线插入损耗的方法,其特征在于,所述介质是由所述介电参数设置而成。
8.根据权利要求1所述的剥离PCB传输线插入损耗的方法,其特征在于,根据所述PCB传输线整体的插入损耗和所述有介质填充时光滑导体的插入损耗获得PCB传输线的粗糙度损耗。
9.一种PCB传输线插入损耗剥离装置,其特征在于,所述PCB传输线插入损耗剥离装置包括处理器和存储器,所述存储器中存储所述PCB传输线相关数据,所述处理器用于执行如权利要求1-8任一项所述的方法。
10.一种计算机存储介质,其特征在于,所述计算机存储介质存储有程序数据,所述程序数据能够被执行以实现如权利要求1-8任一项所述的方法。
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