PCBニュース - いくつかのPCB伝送線信号損失測定法

1 ,序文

プリント回路基板 信号の整合性は近年の話題である, PCB信号完全性解析の影響因子に関する多くの国内研究報告があった, しかし、信号損失試験技術の状態はめったに導入されない.

pcb伝送線路の信号損失は導体損失や材料の誘電損失に起因し，銅箔抵抗，銅箔粗さ，放射損失，インピーダンス不整合，漏話などの影響を受ける。サプライチェーンにおいて，cclとpcb急行工場の受け入れ指数は誘電率と誘電損失を採用している。PCB急行プラントと端末の間のインデックスは通常インピーダンスと挿入損失を採用する。

高速pcbの設計と応用のために，pcb伝送線路の信号損失を迅速かつ効果的に測定する方法は，pcb設計パラメータの設定，シミュレーションのデバッグと製造工程の制御に大きな意味を持つ。

PCB挿入損失試験技術の現状

現在、産業で使用されるPCB信号損失測定方法は、使用される器具によって分類されます。タイムドメインテスト機器は、Time DomainReflatmetry（TDR）またはタイムドメイントランスミッション（TDT）です。周波数領域試験装置はベクトルネットワークアナライザ（vna）である。ipc‐tm 650試験仕様では，周波数領域法，有効帯域幅法，ルートパルスエネルギー法，短パルス伝搬法，単一端子tdr微分挿入損失法について，pcb信号損失測定に対して5つの試験方法を推奨した。

周波数領域法

周波数領域法は主に伝送線路のsパラメータを測定するベクトルネットワークアナライザを使用し，直接挿入損失値を読み取り，平均挿入損失の適合勾配を用いて特定の周波数範囲（例えば1 ghz〜5 ghz）のプレートのパス／フェイルを測定する。

周波数領域法の測定精度の違いは主に校正法に由来する。異なる較正方法によれば、スロット（短ラインオープンスルー）、マルチラインTRL（スルーライン）、ECAL（電子校正）等に細分化することができる。

スロットは通常標準校正法[ 5 ]と見なされ、合計12の誤差較正モデルパラメータ、較正のスロットウェイは較正部品によって決定され、高較正は機器製造者を測定することによって提供されるが、較正は高価であり、一般的には同軸環境にのみ適用される。キャリブレーション時間を消費し、数と幾何学的成長の増加と。

マルチラインTRLは、非同軸較正測定に使用される。TRL校正コンポーネントは設計されて、ユーザーによって使用される伝送線材料とテスト頻度に従って作られます。マルチラインTRLはスロットよりも設計および製造が容易であるが、測定ラインの数が増加するにつれて、マルチラインTRLの較正時間も幾何学的に増加する。

時間のかかる校正の問題を解決するために，測定機器メーカはecal電子校正法を導入した。ecalは伝送規格であり，キャリブレーションは主に元の校正部品によって決定される。一方，試験ケーブルの安定性，試験フィクスチャの再現性及び試験周波数の補間アルゴリズムも試験に影響を及ぼす。一般的に、基準面は最初に電子校正片を有する試験ケーブルの端部に較正され、次いで固定具のケーブル長はそれを埋め込むことによって補償される。

差動伝送線路の挿入損失を例にとって、3つの校正方法の比較を表1に示す。

2.2有効帯域幅法

え？実効帯域幅（ebw）は伝送線路損失の総計である。それは挿入損失の量的な値を提供しませんが、パラメータはEBWと呼ばれます。有効帯域幅方法は、特定の立ち上がり時間のステップ信号をTDRを介して伝送路に伝送し、損失要因として決定されるTDR装置と被試験部との接続後の立ち上がり時間の傾きを測定することである。それは、伝送線路の損失の変化を表面から表面まで、または層から層へと変化させるために使用することができる相対的な全損失係数を決定する。この傾斜は機器から直接測定できるので，プリント配線板の量産試験に有効な帯域幅法を用いることが多い。

2.3ルートパルスエネルギー法

え？ルートインパルスエネルギー（RIE）法は、通常、TDR機器を使用して基準損失線とテスト伝送線のTDR波形を求め、TDR波形上で信号処理を行う。

2.4短パルス伝搬法

短パルス伝搬（spp）試験原理は，30 mmと100 mmのような異なる長さの2本の伝送線路を測定し，二つの伝送線路間の差を測定することによってパラメータ減衰係数と位相定数を抽出することである。このアプローチは、コネクタ、ケーブル、プローブ、オシロスコープの影響を最小にする。高性能TDR計器とインパルス形成ネットワーク（IFN）で、テスト周波数は40 GHzと同じくらい高いことができます。

2.5シングルエンドTDR差動挿入損失法

シングルエンドtdrto微分損失法（set 2 dil）は4ポートvna微分損失法とは異なる。TDRステップ応答は差動伝送線路に伝送され、差動伝送線路端は短絡される。set 2 dil法の典型的な測定周波数範囲は2 ghz〜12 ghzであり，測定精度は試験ケーブルの不整合遅延と試験部品のインピーダンス不整合により主に影響される。SET 2 DIL法は高価な4ポートVNAとその較正成分を使用する必要がないという利点があり、試験された構成要素の伝送線路の長さはVNA法の半分だけである。キャリブレーション成分は単純な構造を有し，キャリブレーション時間も大幅に減少し，pcb製造のバッチ試験に非常に適している。

（3）試験装置及び試験結果

誘電率3.8，誘電体損失0 . 008，rtf銅箔のcclにより，set 2 dilテストボード，sppテストボード，多ラインTRLテストボードを作製した。試験装置は、DSA 8300サンプリングオシロスコープとE 5071 Cベクトルネットワークアナライザです各方法の差動挿入損失の試験結果を表2に示す。

4 .注意

pcb伝送線路損失の測定方法を中心に紹介した。使用するテスト方法が異なるため、測定された挿入損失値も異なり、テスト結果を直接水平方向に比較することはできない。そのため，種々の技術的方法の利点と限界に応じて，適切な信号損失試験技術を選択する必要がある。