如果你曾经玩过棱镜，你就已经对色散很熟悉了，即使你还不知道它。这种重要的光学效应在高速和高频PCB中也非常重要，因为不同的信号在布线中以不同的速度传播。
与任何其他材料一样，FR4的色散会影响PCB走线中的传播脉冲和波。描述色散的物理原理是众所周知的，可以用来开发PCB中信号行为的分析模型，但是使用仿真包可以让你的生活更轻松。
FR4色散如何影响模拟和数字信号？
对于那些可能不记得他们的工程或物理课的人来说，材料中的介电常数(以及折射率)是电磁波传播频率的函数。这就是为什么你可以用棱镜把白光分成彩虹色。同样，电磁波的吸收率也是电磁波频率的函数。
这将对FR4的PCB产生许多影响，这在高速或高频应用中尤为重要。FR4介电常数随频率的变化称为色散，它导致电脉冲中不同频率的成分以不同的速度在PCB走线中传播。在正色散(介电常数随频率增加)的情况下，较高频率分量比较低频率分量更晚到达负载，反之亦然。
用于频率匹配的数字脉冲和FR4色散
数字脉冲其实只是模拟波的叠加，色散对各个频率分量的影响略有不同。FR4只是在信号传播速度上有负色散，但是在基板上放一个正色散的层压板可以补偿信号失真，降低损耗。
数字脉冲中的大部分频谱(约75%)集中在开关频率和拐点频率之间。拐点频率约为信号上升时间倒数的三分之一。表面的近似只考虑开关频率处的色散，但这种近似只适用于中低色散。
FR4的损耗角正切也随频率而变化，在大约100 KHz之前快速增加，然后在大约100 GHz之前稳定增加。因此，频率越高，衰减越大，但数字脉冲引起的拉伸并不太严重。在较低的频率和数据速率下，拉伸更重要，这会影响走线长度的失配容差。
与模拟信号相比，FR4上的PCB走线通常比专门用于GHz范围内模拟信号应用的其他PCB材料具有更高的损耗。因此，用于高速/高频应用的FR4板应包括高速层压板，以降低损耗并补偿FR4固有的负色散。此外，您应该使用专门用于射频应用的其他材料。
FR4中的色散建模
考虑到传输线电路模型中的色散是在每个单位长度的基础上完成的。换句话说，用于建模传输线的重要参数是导体的串联电阻和串联电感、电介质的并联电导以及导体与其返回路径之间的电容。这里重要的一点是考虑分流电导率和介电常数随频率的变化。
材料的电导率分为静态分量和频变分量，其中频变分量与介质损耗和频率成正比。同时，介电常数本质上是频率的函数，归因于较低频率下表面电荷或偶极振荡的激发，或者高频下晶格振动和电子跃迁的激发。
为了在FR4上构建电路板的电路模型，必须在FR4上的目标信号频率下确定总电容和并联电导。对电路行为建模时，这些值必须包含在FR4板上走线的电路模型中。涉及的计算是基本的，但是取错值会导致你的模型产生与实际情况不符的结果。
当然，你可以用电报员方程来分析电路板各部分的传输线，但也可以用基于SPICE的电路模拟器。您需要包括FR4基板在您感兴趣的频率下的正确分流电导和电容值。
此外，由于您已经确定了电气性能
