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FFC排线特性阻抗如何匹配？
- 作者: 阿勇
- 来源: 鑫美特FFC/FPC
- 日期 : 2023-07-01
关于谈“FFC排线特性阻抗如何匹配”的问题，首先要阐述一下什么是特性阻抗？
特性阻抗是针对交流信号（高频信号）而言的，它是一个长线传输概念。信号在传输线中传输的过程中，在信号到达的任何一个点，传输线与参考平面会形成一个电场，由于电场的作用，会产生一个瞬间的感性小电流，这个小电流在传输线中的没一点都存在，而在此同时，信号也存在一定的电压，因此在信号传输过程中，传输线的每一点就会等效成一个电阻，这个等效电阻就被我们常称之为“特性阻抗”。由此可知，特性阻抗与传输线的绝对阻抗虽然单位一样，都是欧姆（Ω），但是此阻抗非彼阻抗，两者之间完全不是一回事。
由于特性阻抗过程推理的复杂性，这里不演绎，直接给出公式，特性阻抗R0=【120/（√ε）】*㏑（2D-d）/d，其中d为铜线芯的直径，D为两根芯线的中心距离，ε为绝缘塑料的介电常数。因此，材料不变的情况下，只要传输线结构均匀（即d与D保持均匀不变），那么链路中每一点特性阻抗保持不变。实际应用中很难做到，因为传输线导体不可能每一处都绝缘均匀。
以FFC排线为例说明，当一条排线间距、导体尺寸（厚、宽），绝缘膜厚度确定了后，相当于d、D都确定了，介电常数也是固定的，这样特性阻抗值在这种理想的状态下也就固定了。但是事实上很难做到的，FFC排线的导体是扁平结构，导体是通过由粗铜拉丝而成，一卷导体不可能每处做到绝对一样宽一样厚，导体与导体间的间距也多少有一定的公差波动，绝缘膜每一处的厚度也不能完全一样。所以特性阻抗每处不是完全一致，但是这个波动都是在可接受范围内。
当设计一条FFC排线，如何对其特性阻抗进行匹配调整呢？根据上述公式R0=【120/（√ε）】*㏑（2D-d）/d，我们可以对其间距进行放大或缩小，但是市面上一般间距是固定的，pitch0.5、0.8、1.0、1.25、2.0、2.54这么几种间距，所以间距也不是是随意设计的，首先要考虑到板端连接器的间距，排线间距要与连接器的间距保证一致，而板端由于空间的限制，一般间距不会很大，常用的基本上就是0.5与1.0间距，也就是说我们对ffc排线进行阻抗匹配设计，从间距上可做的选择很有限。当间距确定好了，导体宽度也基本上定了，只有对导体的厚度做文章，而通常ffc排线导体厚度0.035mm~0.1mm，不同导体厚度会影响特性阻抗的值，但是这种调节幅度有限，最后还有绝缘膜厚度的选择，也能稍微调整排线的特性阻抗，但是绝缘膜选择一般就是0.037mm~0.1mm范围，不同厚度能调节排线的特性阻抗，但是调整幅度不会很大。如果上述方法都使用了，还是不能把排线的特性阻抗调整到需要的范围，比如现有的排线的特性阻抗在50Ω上下，根据实际使用，需要将其调整到100Ω上下，这该怎么处理呢？
事实上方法是有的，就是在排线的单面或双面贴阻抗调整材或屏蔽材，纯阻抗调整材比如铝网或银网能够大幅度调整特性阻抗值，但是屏蔽效果不是很好，而且对插损影响比较大。常用的方法都是采用贴屏蔽材，屏蔽材使用最多的就是复合铝箔（俗称为吸波材），这样加工的ffc排线既能把特性阻抗调整到需要的范围，又能起到屏蔽的效果。这种对特性阻抗调整的方法也是业内通常采用的方法。
用户有时会出现这种情况，比如对排线进行单面屏蔽，感觉效果不是很理想，希望对排线的双面进行屏蔽，反而效果更差了，这是什么原因导致的呢？这个十之八九是特性阻抗不匹配，因为进行单面屏蔽时选择是某种厚度的屏蔽材，刚好能让特性阻抗调整到合适的范围，而进行双面屏蔽时，两面还是用同一种厚度的屏蔽材，这可是要出大问题了，因为用同样厚度的屏蔽材进行单面屏蔽和双面屏蔽，对特性阻抗值相差很大的。举例说明，下面时同一款排线的特性阻抗测量值，图一是单面屏蔽，图二是同样厚度的屏蔽材双面屏蔽。
图一 图二
由此可见，同样厚度的屏蔽材，单面贴与双面贴对特性阻抗差异很大，那么如果想单面屏蔽改为双面屏蔽，而特性阻抗又要保持大体不变，怎么办呢？这时双面屏蔽时屏蔽材的厚度通常要加厚，具体加厚到多少，这样根据排线导体间距，导体粗细、胶膜厚度综合考虑。
更多排线只是了解，请咨询FFC排线生产厂家。
特性阻抗是针对交流信号（高频信号）而言的，它是一个长线传输概念。信号在传输线中传输的过程中，在信号到达的任何一个点，传输线与参考平面会形成一个电场，由于电场的作用，会产生一个瞬间的感性小电流，这个小电流在传输线中的没一点都存在，而在此同时，信号也存在一定的电压，因此在信号传输过程中，传输线的每一点就会等效成一个电阻，这个等效电阻就被我们常称之为“特性阻抗”。由此可知，特性阻抗与传输线的绝对阻抗虽然单位一样，都是欧姆（Ω），但是此阻抗非彼阻抗，两者之间完全不是一回事。
由于特性阻抗过程推理的复杂性，这里不演绎，直接给出公式，特性阻抗R0=【120/（√ε）】*㏑（2D-d）/d，其中d为铜线芯的直径，D为两根芯线的中心距离，ε为绝缘塑料的介电常数。因此，材料不变的情况下，只要传输线结构均匀（即d与D保持均匀不变），那么链路中每一点特性阻抗保持不变。实际应用中很难做到，因为传输线导体不可能每一处都绝缘均匀。
以FFC排线为例说明，当一条排线间距、导体尺寸（厚、宽），绝缘膜厚度确定了后，相当于d、D都确定了，介电常数也是固定的，这样特性阻抗值在这种理想的状态下也就固定了。但是事实上很难做到的，FFC排线的导体是扁平结构，导体是通过由粗铜拉丝而成，一卷导体不可能每处做到绝对一样宽一样厚，导体与导体间的间距也多少有一定的公差波动，绝缘膜每一处的厚度也不能完全一样。所以特性阻抗每处不是完全一致，但是这个波动都是在可接受范围内。
当设计一条FFC排线，如何对其特性阻抗进行匹配调整呢？根据上述公式R0=【120/（√ε）】*㏑（2D-d）/d，我们可以对其间距进行放大或缩小，但是市面上一般间距是固定的，pitch0.5、0.8、1.0、1.25、2.0、2.54这么几种间距，所以间距也不是是随意设计的，首先要考虑到板端连接器的间距，排线间距要与连接器的间距保证一致，而板端由于空间的限制，一般间距不会很大，常用的基本上就是0.5与1.0间距，也就是说我们对ffc排线进行阻抗匹配设计，从间距上可做的选择很有限。当间距确定好了，导体宽度也基本上定了，只有对导体的厚度做文章，而通常ffc排线导体厚度0.035mm~0.1mm，不同导体厚度会影响特性阻抗的值，但是这种调节幅度有限，最后还有绝缘膜厚度的选择，也能稍微调整排线的特性阻抗，但是绝缘膜选择一般就是0.037mm~0.1mm范围，不同厚度能调节排线的特性阻抗，但是调整幅度不会很大。如果上述方法都使用了，还是不能把排线的特性阻抗调整到需要的范围，比如现有的排线的特性阻抗在50Ω上下，根据实际使用，需要将其调整到100Ω上下，这该怎么处理呢？
事实上方法是有的，就是在排线的单面或双面贴阻抗调整材或屏蔽材，纯阻抗调整材比如铝网或银网能够大幅度调整特性阻抗值，但是屏蔽效果不是很好，而且对插损影响比较大。常用的方法都是采用贴屏蔽材，屏蔽材使用最多的就是复合铝箔（俗称为吸波材），这样加工的ffc排线既能把特性阻抗调整到需要的范围，又能起到屏蔽的效果。这种对特性阻抗调整的方法也是业内通常采用的方法。
用户有时会出现这种情况，比如对排线进行单面屏蔽，感觉效果不是很理想，希望对排线的双面进行屏蔽，反而效果更差了，这是什么原因导致的呢？这个十之八九是特性阻抗不匹配，因为进行单面屏蔽时选择是某种厚度的屏蔽材，刚好能让特性阻抗调整到合适的范围，而进行双面屏蔽时，两面还是用同一种厚度的屏蔽材，这可是要出大问题了，因为用同样厚度的屏蔽材进行单面屏蔽和双面屏蔽，对特性阻抗值相差很大的。举例说明，下面时同一款排线的特性阻抗测量值，图一是单面屏蔽，图二是同样厚度的屏蔽材双面屏蔽。
图一 图二
由此可见，同样厚度的屏蔽材，单面贴与双面贴对特性阻抗差异很大，那么如果想单面屏蔽改为双面屏蔽，而特性阻抗又要保持大体不变，怎么办呢？这时双面屏蔽时屏蔽材的厚度通常要加厚，具体加厚到多少，这样根据排线导体间距，导体粗细、胶膜厚度综合考虑。
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