- 趋肤效应和导体损耗
在一阶模型中,传输线由电容和电感组成,二者均不是耗能器件,所以一阶模型是一个无损的理想模型,而实际上传输线是有损耗的,其主要损耗来源于:导体损耗和介质损耗
导体损耗:电阻产生的损耗。
在信号传输时,信号会沿着阻抗最小的路径前进,而信号路径上的阻抗主要由电阻和电感产生的感抗组成。在低频时,感抗非常小,主要由电阻决定,在高频时,感抗占据主导地位,于是电流会沿着寻找一条电感最小的路径。导线中的电流会尽可能的延展开来使导线的自感最小,同时,导线中的电流会尽量接近回流路径,也会将回流路径上的电流拉到自己身边,使得信号路径和返回路径的互感增大,从而达到减小有效电感的目的,这就是趋肤效应。


在趋肤效应下,导线的有效横截面积不再是导线的横截面积,而是电流流过的面积,其电阻计算公式为

导体损耗还和材料表面的粗糙度有关,当发生趋肤效应的时候,若粗糙,电流流过的路径会变长。
- 损耗正切角与介质损耗
用耗散因素来表示介质的损耗性能,符号是tan(e),其真实的含义是复平面中材料复介电常数实部与虚部的比值。

介电常数的实部就是我们看到的介电常数,表示材料储存电荷的能力,电容产生的电流是垂直于电压方向的,不做功。而介电常数的虚部,描述的是材料的漏电特性,其产生的电流与电压方向相同,也就是与电容所产生的电流方向垂直。
耗散因素可以在材料手册里查到,除了以tan(e)表示,通常叫做dissipation factor(DF),耗散因素越低越好。
| 材料 |
相对介电常数 |
耗散因素 |
| FR-4玻璃纤维板 |
4.0-4.7 |
0.02 |
| 无卤FR-4 |
4.1 |
0.011 |
| 常用高速材料 |
3.2-3.8 |
0.003-0.008 |
| RogersRF35材料 |
3.5 |
0.0018 |
| 聚四氟乙烯PTFE |
2.2 |
0.001 |
| 空气 |
1 |
0 |
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