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淺談高頻概念與高頻PCB製作

高速傳輸大量資料的需求,帶動著USB4、HDMI、Thunderbolt及DisplayPort等高頻連接器相繼問世。舉例來說,HDMI 2.1在4個通道上傳送速率可達12Gbps;最新USB4規格讓傳送速率最快可支援40Gbps,Thunderbolt™ 4 埠具有與 Thunderbolt™ 3同樣的40Gbps頻寬。當訊號速度持續加快時,如何降低雜訊干擾成了重要課題。 圖1:HDMI、Thunderbolt及DisplayPort等高頻連接器 現階段,線纜連接器必須克服許多高頻信號問題,包含:衰減(Attenuation)、反射損失(Return Loss)、耦合問題(Crosstalk)、阻抗(Impedance)、走線(Trace)以及走線長度。然而,多少頻率以上稱之為高頻呢?400MHz、1GHz、5GHz還是10GHz呢? 如何避免反射波長 其實,高頻的定義可以看成是否有反射發生:當電磁波在介質(空氣或PCB)上傳遞的時候,如果是連續介質,則不會反射;撞到不連續介質時,若沒有反射發生,則該頻率在這個介質上視為低頻;反之,若產生了反射,則視為高頻。因此,我們常常會聽到一種說法:「反射與波長有關」。 電磁波的傳遞速率又該如何跟波的運動結合呢?電磁波在空氣或真空中的傳遞速率為光速 而電磁波在介質中傳遞的速率為 因此我們可以用此公式簡單的算出電磁波在介質(例如:電路板)上的傳遞速率。 此時將波的速率與電磁波的速率公式合併,則可以獲得電磁波在介質上傳遞時的波長: [...]