1 前语
印制电路板(PCB)信号完整性是近年来热议的一个论题，国内已有许多的研讨报导对PCB信号完整性的影响要素进行剖析[1]-[4],但对信号损耗的测验技能的现状介绍较为罕见。
PCB传输线信号损耗来历为资料的导体损耗和介质损耗，一起也遭到铜箔电阻、铜箔粗糙度、辐射损耗、阻抗不匹配、串扰等要素影响。在供应链上，覆铜板(CCL)厂家与PCB快件厂的检验目标选用介电常数和介质损耗;而PCB快件厂与终端之间的目标一般选用阻抗和插入损耗，如图1所示。
针对高速PCB规划和运用，怎么快速、有用地丈量PCB传输线信号损耗，关于PCB规划参数的设定和仿真调试和生产过程的操控具有重要含义。
2 PCB插入损耗测验技能的现状
现在业界运用的PCB信号损耗测验办法从运用的仪器进行分类，可分为两大类：依据时域或依据频域。时域测验仪器为时域反射计(Time DomainReflectometry,简称TDR)或时域传输计(TimeDomain Transmission,简称TDT);频域测验仪器为矢量网络剖析仪(Vector Network Analyzer,简称VNA)。在IPC-TM650实验规范中，引荐了5种实验办法用于PCB信号损耗的测验：频域法、有用带宽法、根脉冲能量法、短脉冲传达法、单端TDR差分插入损耗法。
2.1 频域法
频域法(Frequency Domain Method)首要运用矢量网络剖析仪丈量传输线的S参数，直接读取插入损耗值，然后在特定频率规模内(如1 GHz ~ 5 GHz)用均匀插入损耗的拟合斜率来衡量板材合格/不合格。
频域法丈量准确度的差异首要来自校准办法。依据校准办法的不同，可细分为SLOT(Short-Line-Open-Thru)、Multi-Line TRL(Thru-Reflect-Line)和Ecal(Electronic calibration)电子校准等办法。
SLOT一般被认为是规范的校准办法[5],校准模型共有12项差错参数，SLOT办法的校准精度是由校准件所确认的，高精度的校准件由丈量设备厂家供给，但校准件价格贵重，而且一般只适用于同轴环境，校准耗时且跟着丈量端数添加而几许级添加。
Multi-Line TRL办法首要用于非同轴的校准丈量[6],依据用户所运用的传输线的资料以及测验频率来规划和制造TRL校准件，如图2所示。虽然Multi-Line TRL比较SLOT规划和制造更为简易，可是Multi-Line TRL办法校准耗时相同跟着丈量端数的添加而成几许级添加。
为了处理校准耗时的问题，丈量设备厂家推出了Ecal电子校准办法[7],Ecal是一种传递规范，校准精度首要由原始校准件所确认，一起测验电缆的稳定性、测验夹具设备的重复性和测验频率的内插算法也对测验精度有影响。一般先用电子校准件将参阅面校准至测验电缆结尾，然后用去嵌入的办法，补偿夹具的电缆长度。如图3所示。
以取得差分传输线的插入损耗为例，3种校准办法比较如表1所示。
2.2 有用带宽法
有用带宽法(Effective Bandwidth,简称EBW)从严厉含义来说是一个定性的传输线损耗α的丈量，无法供给定量的插入损耗值，可是供给一个称之为EBW的参数。有用带宽法是经过TDR将特定上升时间的阶跃信号发射到传输线上，丈量TDR仪器和被测件衔接后的上升时间的最大斜率，确认为损耗因子，单位MV/s.更切当地说，它确认的是一个相对的总损耗因子，能够用来辨认损耗在面与面或层与层之间传输线的改变[8].因为最大斜率能够直接从仪器测得，有用带宽法常用于印制电路板的批量生产测验。EBW测验示意图如图4所示。
2.3 根脉冲能量法根脉冲能量法(Root ImPulse Energy,简称RIE)一般运用TDR仪器别离取得参阅损耗线与测验传输线的TDR波形，然后对TDR波形进行信号处理。RIE测验流程如图5所示：
2.4 短脉冲传达法
短脉冲传达法(Short Pulse Propagation,简称SPP)测验原理为运用丈量两条不同长度的传输线，如30 mm和100 mm,经过丈量这两个传输线线长之间的差异来提取参数衰减系数 和相位常数 ,如图6所示。运用这种办法能够将衔接器、线缆、探针和示波器精度的影响降到最小。若运用高性能的TDR仪器和IFN(Impulse Forming Network)，测验频率可高达40 GHz.
2.5 单端TDR差分插入损耗法
单端TDR差分插入损耗法(Single-Ended TDRto Differential Insertion Loss,简称SET2DIL)有别于选用4端口VNA的差分插损测验，该办法运用两端口TDR仪器，将TDR阶跃呼应发射到差分传输线上，差分传输线结尾短接，如图7所示。SET2DIL法丈量典型的丈量频率规模为2 GHz ~ 12 GHz,丈量准确度首要受测验电缆的时延纷歧致和被测件阻抗不匹配的影响。SET2DIL法优势在于无需运用贵重的4端口VNA及其校准件，被测件的传输线的长度仅为VNA办法的一半，校准件结构简略，校准耗时也大幅度下降，十分适宜用于PCB制造的批量测验，如图8所示。
3 测验设备及测验成果
选用介电常数3.8、介质损耗0.008、RTF铜箔的CCL别离制造SET2DIL测验板、SPP测验板和Multi-Line TRL测验板;测验设备为DSA8300采样示波器和E5071C矢量网络剖析仪;各办法差分插入损耗测验成果如表2所示。
4 结语
本文首要介绍了现在业界运用的几种PCB传输线信号损耗丈量办法。因为选用的测验办法不同，测得插入损耗值也纷歧样，测验成果不能直接做横向比照，因而应依据各种技能办法的优势和约束，而且结合本身的需求挑选适宜的信号损耗测验技能。
