PCB工程师是干嘛的?
PCB工程师主要负责PCB电路板的设计以及相关调试工作。具体来说，PCB工程师是进行PCB的设计，跟踪PCB制板及SMT过程并解决相关技术问题，制作和维护PCB标准封装库和标准布线模块的专业技术人员。以下是PCB工程师的具体职责和任职要求：
PCB设计：根据电路原理图和功能需求，使用EDA（电子设计自动化）工具进行PCB的布局和布线设计。
封装库制作：制作和维护元件封装库，确保元件在PCB上的准确放置和连接。
SI/PI仿真：进行信号完整性（SI）和功率完整性（PI）仿真分析，优化PCB设计以满足高速信号传输和电磁兼容性（EMC）要求。
PCB投板：将设计好的PCB文件提交给制板厂商进行制作，并跟踪投板进度和质量。
测试与验证：对制作的PCB进行测试和验证，确保其满足设计要求和功能规格。
技术支持与协助：为项目提供PCB设计方面的技术支持和协助，解决设计和生产中的技术问题。
文档编写：编写PCB设计文档、测试报告和用户手册等。
PCB是什么意思?
PCB印刷电路板
高速高频PCB板与普通的PCB板的生产工艺基本相同，实现高频高速的关键点在于原材料的属性，即原材料的特性参数。高速高频PCB板的主要材料是高频高速覆铜板，其核心要求是要有低的介电常数(Dk)和低的介电损耗因子(Df)。除了保证较低的Dk和Df，Dk参数的一致性也是衡量高速高频PCB板质量好坏的重要因素之一。另外，还有一个重要的参数就是PCB板的阻抗特性以及其它的一些物理特性。
刚才我们提到，高频高速PCB的生产工艺与普通的PCB的生产工艺基本相同，它的特性参数主要取决于PCB材料的特性参数。因此要生产出符合要求的高速高频PCB板，除了采用相应的工艺外，更重要的是一定要使用合适的PCB的合成材料。因此作为PCB的制造商，研发设计人员首先要对PCB的材料进行测试，确认特性参数；在制作样板之前，通过设计仿真软件对高速高频PCB板进行建模，对特性参数进行拟合，从而生成PCB的样板，然后对样板进行验证测试，并不断的迭代，达到要求后，才进行量产。在量产的过程中，根据需要采用抽检或全检的方式对高速高频PCB板进行测试。
作为PCB材料的提供商，需要了解自己的材料的特性，制作所提供材料的特性参数规范给客户，以确认是否能满足客户PCB特性的要求。因此自身需要对原材料进行测试，这些材料包括各种波纤布材料和各种树脂材料或合成后的覆铜板等。
专门为PCB工程师准备的高频高速PCB信号测试题，等你来答!
高频高速PCB测试挑战具体体现在哪些方面吗？
1. 高频信号完整性挑战。10GHz以上频段，材料的介电损耗（Df）和导体损耗导致信号衰减加剧；阻抗允许误差要求更严苛，±5%甚至更严格的容差要求；高密度布局和差分信号对间的电磁耦合导致串扰，影响信号准确性。
2. 差分电路设计挑战。差模信号与共模信号间的转换引入额外损耗和噪声，差分对间的时延不一致（Skew）导致信号失真。
3. 材料特性复杂性挑战。材料的介电常数（Dk）和介质损耗（Df）随频率变化，传统固定模型无法满足仿真需求；混合材料的玻纤与树脂分布不均，导致等效Dk/Df波动。
4. 测试效率与成本压力。开发周期缩短，需快速完成设计验证与量产测试，节省费用、所有测试集中在一台仪表，成为设备商的新需求。
PCB物理层测试的关键参数有哪些？分别是什么意思？
关键参数主要表现在，插入损耗、回波损耗等基本S参数，FEXT、NEXT、PS_Crosstalk、ICR、ICN、Jitter、差分对延时、眼图等，介电常数(D k)/介质损耗(D f)等材料参数的测试。
什么是插入损耗？
插入损耗（英文 Insertion Loss), 是指发射机与接收机之间，插入电缆或元件产生的信号损耗，通常指衰减 (S21)。插入损耗以接收信号电平的对应分贝（dB）来表示。简单理解插入损耗是信号在传输路径中的功率损耗，通常随频率增加而增大。
插入损耗的测试方法使用矢量网络分析仪(VNA)测量S参数中的S21（正向）或S12（反向）。
推荐阅读: 矢量网络分析的基本原理
“本应用指南探讨了矢量网络分析的基本原理。讨论范围包括常用的参数（S参数），另外还回顾了传输线和史密斯圆图等射频基础知识。"
什么是回波损耗？
回波损耗是以对数形式(dB) 表示反射系数的一种方法。回波损耗是因阻抗不匹配导致的反射信号功率与输入功率的比值，回波损耗是反射信号低于入射信号的dB 数，以-dB表示，绝对值越大越好。
回波损耗的测试方法使用VNA测量S参数中的S11（输入端口反射）或S22（输出端口反射）。
S11, S12, S21, S22参数
近端串扰和远端串扰的区别是什么？
远端串扰FEXT与近端串扰NEXT是电子信号传输过程中两种重要的串扰类型，它们对信号完整性有着显著影响，尤其是在高速数据传输系统中。
近端串扰是一种信号干扰现象，发生在发送端附近的接收端点。它通常由邻近的信号线上的电磁场干扰引起，导致接收到的信号质量下降。
远端串扰（Far-End Crosstalk，简称FEXT）与近端串扰相比，发生在发送端点以及接收端之间的信号线上。远端串扰是由发送端的信号泄漏到邻近接收端的信号线上而引起的。
在信号传输中，近端串扰和远端串扰是两个重要的干扰现象。近端串扰发生在发送端附近的接收端点，而远端串扰发生在发送端点以及接收端之间的信号线上。了解这两种串扰的概念和区别对于设计和维护高质量的通信系统至关重要。
近端和远端
静态线上的靠近驱动源的一端称为近端。静态线上的远离驱动端的一端称为远端。
串扰仿真原理图
串扰仿真原理图 - 上图中NEXT为近端，FEXT为远端，上升时间Tr=0.5ns
什么是远端串扰（FEXT，Far-End Crosstalk) ?
FEXT (远端串扰)是干扰信号在相邻通道远端产生的串扰，通常以dB表示。FEXT (远端串扰)的测试方法使用VNA测量远端端口。
远端串扰的特点：
远端串扰发生在信号线的接收端附近，其特点是：
延迟出现 - 远端串扰会在信号经过一定传播延迟（Td）后才在接收端显现，这是因为串扰信号需要时间来传播。
脉冲形式 - 远端串扰以脉冲形式出现，其宽度与信号的边沿时间相关，但峰值随耦合长度增加而增加，理论上可达信号幅度的一半。
远端串扰的影响 - 远端串扰对信号质量的影响通常比近端串扰大，因为它直接影响接收端的信号识别，尤其是在高速接口设计中。
什么是近端串扰（NEXT，Near-End Crosstalk）?
NEXT (近端串扰)与发送端处于同一边的（近端）接收端处所感应到的从发送线发送过来的串扰信号。NEXT (近端串扰)的测试方法使用VNA测量近端端口。
近端串扰NEXT的特点
近端串扰发生在信号线的发送端附近，它是由邻近信号线的电磁场在本线路上产生的耦合效应引起的。这种串扰的特点包括：
持续时间- 近端串扰的噪声持续时间通常是信号边沿传播到线路两端所需时间的两倍（2*Td），因为它是随着信号的上升沿开始并在信号稳定后结束。
幅值 - 近端串扰的电压幅度NEXT可以通过公式NEXT=Vb/Va计算，其中Vb是静态线电压，Va是动态线电压，且受耦合长度和饱和长度的影响。
近端串扰的影响 - 近端串扰一般影响发送端的信号质量，但影响相对较小，遵循3W原则（即相邻信号线间距大于线宽的3倍）可以有效减少近端串扰至2%以下。
什么是PS_Crosstalk (电源层串扰)？
PS_Crosstalk (电源层串扰)是电源层噪声对信号层的耦合干扰。
PS_Crosstalk (电源层串扰)的测试方法使用VNA或示波器结合专用电源完整性夹具，测量电源噪声对信号的影响。
什么是ICR (插入损耗变化率)？
插入损耗变化率是插入损耗在不同频率或环境条件下的变化率。插入损耗变化率的测试方法基于VNA在不同频率下测量的插入损耗数据，计算其斜率或标准差。
什么是插入损耗噪声?
插入损耗噪声是插入损耗中的随机波动成分，反映信号传输的稳定性。插入损耗噪声测试方法通过VNA多次测量插入损耗并分析其噪声频谱或标准差。
什么是差分对延时 (Differential Pair Delay)？
差分对延时是高速PCB电路板中经常采用多条差分路径传输。所以Skew又分为对内延时差（Intra-pair Skew）和对间延时差（Inter-pair Skew）。
对内延时差是指同一对差分线间两条单端传输线single-end Delay之差。
对间延时差是指不同对差分线间Differential Delay之差。
差分对延时的测试方法使用时域反射计(TDR)或高速示波器测量差分信号的时间差。
什么是眼图 (Eye Diagram)？
眼图多个信号周期叠加形成的图形，用于评估信号完整性（如噪声、抖动等）。眼图可以显示出数字信号的传输质量，是对数字信号质量的一种快速而又非常直观的观测手段。眼图的测试方法使用高速示波器捕获信号波形，通过叠加生成眼图，结合分析软件评估参数。
什么是介电常数 (Dk)？
介电常数是材料存储电场能量的能力，影响信号传播速度。
介电常数的测试方法采用谐振腔法、传输线法或VNA结合同轴/微带夹具测量，通过S参数反推介电常数。
什么是介质损耗 (Df)？
介质损耗是材料耗散电场能量的能力，以损耗角正切表示。介质损耗的测试方法使用与Dk相同的方法，分析S参数或Q值计算损耗角正切。
PCB测试的xy方向和z方向是什么意思？
XY 方向（平面内方向）：XY 方向是 PCB 平面内的二维方向，即平行于 PCB 表面的两个正交轴。X 轴：水平方向（如 PCB 的长边）；Y 轴：垂直方向（如 PCB 的短边），XY 平面：由铜箔走线、微带线、带状线等构成的信号传输层。
Z 方向（垂直方向）：Z 方向是垂直于 PCB 平面的方向（即厚度方向），对应 PCB 的层叠方向。Z 轴：从 PCB 顶层到底层的垂直方向；Z 方向特性：涉及层间耦合、过孔（via）性能、材料垂直方向的介电常数等。
第二关：损耗
PCB传输信号过程中介质损耗和导体损耗怎么区分？
PCB电路板上的信号传输损耗（Loss）可分为导体损耗（LC）和介质损耗（LD）。介质损耗，就是在PCB材料介质层面传输产生的损耗，导体损耗可分为表面粗糙度引起的散射损耗和趋肤效应损耗。介质损耗和导体损耗这两个损耗的模型是不一样的，所以可以在总体的损耗中将不同的损耗部分提取出来。
什么是导体的趋肤效应？
趋肤效应（Skin Effect）是指导体在高频交流电作用下，电流密度从导体内部向表面逐渐集中的现象。随着频率升高，电流主要分布在导体表层，导致导体的有效截面积减小、电阻增大，从而影响信号传输性能。
什么是Delta-L测试？
Delta-L 是英特尔为描述 PCB 电气性能而引入的测量方法。Delta-L 损耗测试方案能够，高效表征 PCB损耗、帮助设计人员选择合适的PCB电路板材料、方便 PCB损耗的批量测试。Delta-L测试做两套有同样过孔的夹具，夹具A线长为X1，夹具B线长为X2，分别测出这两条PCB走线+过孔的IL，然后相减在除以线长差，那么就可以得到除掉过孔后PCB电路板走线每单位长度上的IL，然后根据DUT的线长就可以得到没有过孔影响的插入损耗，而且不需要SOLT以及TRL校准。
开窗沉金会减少传输线损耗吗？
沉金工艺能够显著提升导电性、耐腐蚀性和抗氧化性，从而减少信号衰减和反射，提高信号传输质量。具体来说，沉金层的存在可以降低接触电阻，减少信号衰减和干扰，这对于高频信号的传输尤为重要。此外，沉金还能有效防止金属表面的氧化和腐蚀问题，进一步提高信号传输的稳定性。
第三关：阻抗
什么是TDR测试？
TDR（ Time-Domain Reflectometry），又叫时域反射计，它的测试原理是，当信号传输路径中发生阻抗变化时，一部分信号会被反射，另一部分信号会继续沿传输路径传输。通过测量反射波的电压幅度，从而计算出阻抗的变化；同时，只要测量出反射点到信号输出点的时间值，就可以计算出传输路径中阻抗变化点的位置。另外，还可以定位断点或短路点的具体位置，当传输线上存在寄生电容、电感（如过孔）时，在TDR曲线上可以反映出寄生参数引起的阻抗不连续。
用矢量网络分析仪测试阻抗时，源信号上升沿时间如何设置?
矢网测试特性阻抗主要是频率逆傅里叶变换到时域进行分析的，所以上升沿的快慢主要取决于矢网测试的最高频率范围。在矢量网络分析仪（VNA）测试阻抗时，源信号上升沿时间（Rise Time）的设置直接影响测试的分辨率和信号质量。
上升沿时间是指，信号从10%到90%幅值的变化时间（通常用 tr 表示，单位：ps/nS）。上升沿越陡峭（tr 越小），信号包含的高频成分越多，能探测到更小的阻抗变化和更近的缺陷；上升沿时间与频域带宽成反比。
TDR测试阻抗，结果会不会受阶跃信号上升沿退化的影响？如何影响？
会，上升沿的快慢主要影响的是阻抗测试的时间分辨率，PCB测试中，高时间分辨率有助于发现更短的断路或更接近的缺陷点。但如果传输线很长衰减很大就可能会导致特性阻抗测试的向上漂移，这种情况可以采取漂移阻抗的斜率补偿来进行修正。斜率补偿一般是针对阻抗随某个参数（如温度、频率）的变化趋势进行调整。例如，在温度变化时，阻抗可能会有线性或非线性的漂移，通过建立数学模型，利用已知的变化斜率来修正测量结果。
VNA测阻抗，起始/终止频率设定以后，上升沿时间还需要设定吗?
仪器会根据被测件的长度优化一个满足测试的上升沿时间，也可以对这个上升沿时间进行修改，但最小的可设置上升沿时间由测试的频率范围决定。
TDR信号在PCB电路板上传输后，经过容性负载和感性负载后，会不会影响TDR的上升时间，最终影响测试分辨率？
会，经过容性负载和感性负载后会影响TDR的信号测试（有会频率的滤波效应），所以需要使用宽带的电容或电感来减低频响带宽对测试的影响。
第四关：频率
VNA TDR 选件 start频率默认300K 和设置为10MHz TDR测试结果有多大区别？
VNA TDR测试时，仪器是没有办法从DC测试开始，所以DC的值是由低频插值获得的。理论上起始频率越低插值的精度就会越高，测试的结果也就越精确。 较高的start频率（如10MHz）可能会提供更好的时间分辨率，能够检测更小的阻抗变化或更近的故障点，但同时可能会引入更多的噪声或对DUT的高频特性敏感。而较低的start频率（如300kHz）可能更适合长距离测试或对高频不敏感的应用，但分辨率较低。 PCB测试中，考虑不同的start频率如何影响对微小走线缺陷的检测能力，还需要考虑测试系统的带宽限制，矢量网络分析仪的最高频率和起始频率共同决定了实际使用的频段。
网络分析仪的IFBW设定规则是什么？
中频带宽是指网络分析仪中中频滤波器的带宽。它决定了能够通过该滤波器的信号频率范围，在测量过程中起着过滤噪声、提高测量精度的作用。 矢网的中频带宽IFBW的设置可以改善接收机的性噪比，从而改善矢网的测试动态范围。但IFBW设置的越小仪器的测试速度也会变慢，所以IFBW的设置是测试精度/动态和测试速度的折中。在网络分析仪中，IF（Intermediate Frequency，中频）设定是一个关键操作，它直接影响测量的速度、精度和动态范围。 精度要求高时减小 IF BW，精度要求低时增大 IF BW。速度优先时增大 IF BW，速度要求不高时减小 IF BW。动态范围要求高时减小 IF BW，动态范围要求低时增大 IF BW。
实际操作中，如何对 IF 进行设定？
在进行 IF 设定之前，需要先了解被测器件的信号特性、带宽、动态范围等参数，以便根据实际情况选择合适的 IF BW，初步设定个IFBW进行测量，并对测量结果进行评估。如果测量结果的精度、速度或者动态范围不符合要求，可以适当调整 IF BW 并再次进行测量，直到获得满意的结果为止。
如果是NRZ 32Gbps 测试带宽，VNA频率应该设定到多少 ?
对于NRZ信号的测试，一般设置到1.25倍的符号率就可以，比如40GHz。但根据情况可以适当扩大一些测试频率的上限。
第五关：校准
请问在校准完成后更改上升时间变小是测试更加严格了吗？什么时候会去变更上升时间呢？
校准完成后减小上升时间会使当前带宽下比较接近上升沿的极限设置，这是的阶跃信号的过冲和波动也会变大，可能会导致阻抗不连续位置的测试波动变大。所以最好是增加测试频率范围来减小上升沿的时间。
探针的校准也是使用校准片 short/open/thru来校准吗？
探针台的校准过程和机械校准件是类似的，都是需要通过校准件Short/Open/Load/Thru来进行校准，只是矢网通常没有探针台校准件的模型文件，需要自行在矢网中建立，或将已有的文件进行导入。
高动态范围，高级校准技术，提高测试精度
网络分析仪的动态范围本质上是系统可以测量的功率范围，具体可以分为接收机动态范围（真实动态范围）和系统动态范围（无需放大）。
接收机动态范围 = P最大值 – P最小值
系统动态范围 = P参考值 – P最小值
一般我们认为，矢量网络分析仪动态范围越大，测试的精度也就越高。是德科技多款矢量网络分析仪，具备强于业界的高动态范围。
在校准过程中，是德科技N19305B 具备的高级校准功能，能够实现自动夹具移除（AFR）、TRL校准件设计和验证向导、Differential Crosstalk 校准测量向导能力。
是德科技全系列网络分析仪，覆盖从低频到高频，从高性价比到高性能的全场景测试。通过PNA系列台式网络分析仪实现无与伦比的卓越性能——频率覆盖高达120 GHz，可扩展至1.5 THz。
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