很多FFC排线研发工程师认为只有在FFC排线进行高频传输时,才会考虑介质常数,这是否有道理呢?
根据线缆的信号传输路径分析,我们先了解一下常见物质的介电系数及导磁系数。
常见物质的介电常数:
空气:1 玻璃:4~10 油:2.3
纸:2~4 PE:2.3 PS:2.6
Porcelain:5.7 Teflon:(FEP、PFA、PTFE等):2.1
LCP:3.2 PVC:3.5~4 SPS:2.9
PCT:2.72~2.87 PPS:3.8~3.9 PET:2.1~2.3
常见物质的介电常数:
介电常数(Dielectric Constant):
介电常数定义为电力线密度与电场强度的比值,在一般塑胶物质中,介电常数越小,电容的效应越小,电磁波通过的速率越快,目前测量介电常数的方法主要有集中电路法、传输线法、谐振法、自由空间波法等等。而其中的传输线法、集中电路法、谐振法等属于实验室测量方法,测量通常是在实验室中进行,必须具有相应的样品采集技术。对于已知介电常数材料发泡后的介电常数通常用经验公式得到如下的公式及测试方法:
导电系数( conductivity)
物质导电的能力,导电系数越大,电阻越小,相当于机械方面的IACS系数.
R:电阻
L:导体长度
A:导体截面积
电磁波在介质内的传输速度取决于介质的介电系数及导磁系数
因此,电磁波在真空中是以光速在前进,假如电磁波在介质中传播,我们需要知道介质的相对介电系数及相对导磁系数,以推算电磁波在介质内的传递速度,举例而言,电磁波在FFC排线 内的传递速度为:(选用发泡PET绝缘材料,介质系数 2.3,铜导体的导磁系数 1)
综上所述,在低频时,介质的导电率低,故其流经的电流很小。但是,在高频时,介质内会被导入电流而有损耗。因此有低频看导体,高频看绝缘的说法,就是根据这样分析出来的。在一些基站,有多种设备间的相互干扰的时候,介质的影响也是存在的,由于导体对导体会形成多种磁场,电磁场散逸在空气中或介质而会损失能量,也就是EMI中的辐射干扰(另一种是经由电流影响其他装置的传导干扰),这样能量若耦合到其它装置就造成干扰,若辐射损耗要小,则屏蔽效果要做好,在部分测试屏蔽阻抗的要求的线材时候,会更多考虑绝缘介质的影响。所以,我们给用户在制作过4K的高频信号的FFC排线时,需要在排线两边做屏蔽材。
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