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[仿真讨论] 小发现:阻抗随频率增加不一定会减小

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发表于 2013-10-8 17:43 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式

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本帖最后由 qingdalj 于 2013-10-8 17:46 编辑
; H7 h+ p/ S; n1 U; _3 _7 X0 s$ M! T' M& }( H( [, u6 c$ S  o% M
       许多人都在讲随着频率的升高,传输线的特征阻抗会减小,我也一直这么认为。之前虽然有些疑问,但苦于无法验证自己的想法。用过polar的人应该都见过与下面类似的结果,相信很多人也是基于此得出的结论吧。
$ r' I& p7 Y' C$ x, z7 w5 E 9 K8 k! k! m' c* X/ u, s" l
       随着频率的升高,传输线电感会减小,而对于大多数PCB材料在频率升高时它的介电常数也会减小,从而导致传输线的有效电容也会减小。电感和电容都发生了变化,这使的我们不好判断阻抗的变化趋势了。: r8 @* }/ T1 G! @1 |' @- n. [6 s" @
    这里选取一种PCB材料的PP,它的参数如下图:
) ^8 t: Z) h. V: I) R/ K3 e
0 U0 w3 i) y6 R  X+ y$ R       首先根据上述参数调整叠构,使得差分对阻抗约为90欧姆,如下图:" G- i4 f8 O, f2 R! l4 I- p1 f
' D5 @- j) E) @+ j% N, _
       然后,将介质材料的介电常数按上面数据设置为分段形式:
! f4 F7 }: a/ ], n6 r, B! R
  b8 k# z9 a8 }       然后点击calculate,得到如下结果:
! u. B2 X/ |3 V2 ^/ Y9 U' ]
3 {) K" |* ?: L- v4 R       这里给出不设置分段介电常数情况下的结果方便大家对比:
- |1 ]* _+ |: g* D. X" A% G
8 [# S, a- q# k! y+ ^
7 }/ V( @% y; t% S6 F9 Y! t$ P       现象描述:(1)介电常数分段情况下,在1GHz以内阻抗随频率增加而减小;1GHz以上阻抗随频率增加而增加(变化幅度较小),最终趋向稳定。
' X2 D6 ~$ o6 M: N+ Y              (2)介电常数固定的情况下,传输线阻抗随频率增加而减小,最终趋向稳定。$ k0 P. O6 c' m1 L
1 M3 |+ k6 g+ V. `
    原因分析:对传输线阻抗产生影响的因素为电感和电容,电感减小导致阻抗减小(假设电容不变),电容减小导致阻抗增加(假设电感不变)(1)介电常数分段情况下,1GHz以内介电常数没有变化,仅电感对阻抗产生了影响;1GHz以上电感和电容都减小,共同影响了传输线阻抗。(2)介电常数固定的情况下,阻抗只受电感变化影响,电感持续减小导致阻抗持续减小。' p  O8 {! H0 I' w7 W. D

8 ^* L# o: b* o    结论:频率升高,传输线的阻抗不一定会减小,可能会增加,也可能在不断波动。这里是特例,当然不能认为频率升高阻抗就增加了。
1 I9 @% j7 t4 ^; Z9 \  c% p# @% Q% O( c' y' P+ e8 O: U
附:$ j) T4 ]1 w8 W
介电常数分段情况下,电容和电感的变化如下:
  g0 K2 V' O* N; x* H1 C
/ G3 [* T3 r1 G" X
. r% x9 R" y% v: I# j6 R介电常数固定情况下,电容和电感的变化如下:
1 c6 t4 X$ U8 F. m  e , T) Q, D* `9 W7 d2 e8 |) Q

# @% Q& E6 G+ P! L% L

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2#
发表于 2013-10-9 14:42 | 只看该作者
谢谢楼主的分析与分享!!
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