고속과 고주파 개요

High-Speed PCB 와 High-Frequency PCB 는 서로 관련되어 있지만 같은 개념이 아니다. 두 이름이 현장에서 섞여 쓰이면서 판정 기준이 흐려지고, 그 결과 엉뚱한 축의 해석을 돌리는 일이 생긴다.

고속은 신호가 시간적으로 얼마나 빠르게 변하는가가 핵심이고, 고주파는 신호의 전자기적 주파수가 얼마나 높은가가 핵심이다.

1. 두 축은 서로 독립이다

시간적 변화 속도와 전자기 주파수를 두 축으로 두면 네 조합이 모두 실재한다

시간적 변화 속도와 전자기 주파수는 하나가 다른 하나를 결정하지 않는다. 네 가지 조합이 모두 실재한다.

가운데 두 줄이 두 분야가 독립임을 보이는 지점이다. DDR 인터페이스에는 높은 주파수의 반송파가 없고, RF 발진기에는 논리 신호의 에지가 없다.

축	보는 값	보지 않는 값
고속	신호가 오르내리는 데 걸리는 시간	클럭 주파수
고주파	반송파의 주파수	데이터 전송률

클럭이 느려도 에지가 빠르면 고속이고, 데이터가 없어도 반송파가 높으면 고주파다. 이 두 문장이 분야를 가른다.

부품이 빨라지면서 느린 클럭의 회로가 고속이 되는 일이 흔해졌다. 그래서 “우리 보드는 클럭이 낮으니 해당 없다” 는 판단이 자주 틀린다.

고속은 파형이 문턱을 넘는지를 보고 고주파는 얼마나 남아서 도착하는지를 본다

	고속	고주파
묻는 것	파형이 문턱을 제때 넘는가	에너지가 얼마나 남아서 도착하는가
보는 축	시간	주파수
실패하면	값이 잘못 인식된다	도달 거리가 줄고 성능이 떨어진다
주로 겪는 것	되돌아온 신호가 파형을 흔든다 · 옆 배선이 끼어든다 · 늦게 도착한다	되돌아와 나가지 못한다 · 열로 사라진다 · 엉뚱한 곳에서 울린다

같은 기판을 보아도 묻는 질문이 다르다. 그래서 판정에 쓰는 그림도, 계측 장비도 갈린다.

갈라지는 것은 판정 기준이고, 만나는 것은 이론이다. 배선이 충분히 길거나 신호가 충분히 빠르면 어느 쪽이든 배선을 전송선(transmission line)으로 다뤄야 한다. 이 지점부터는 같은 이론을 쓴다.

주파수가 더 올라가고 구조가 복잡해지면 전송선 이론으로도 부족해지고, 전자기장 이론이 필요해진다. 그 끝에 안테나가 있다.

문서	층위	담는 것
개요 (이 문서)	입문	두 축의 구분 · 무엇을 문제 삼는가
기본 이론 — 전송선	기본	집중정수 근사의 한계 · R L G C · 특성 임피던스 · 반사 계수
심화 이론 — 전자기장과 안테나	심화	전신 방정식 · Maxwell 방정식 · 3D 해석을 요구하는 구조 · 모델링 수준
적용 — 고속 PCB 설계	적용	판정 절차 · 대역 환산 · 채널 구간별 문제 · 대표 대상
적용 — 고주파 PCB 설계	적용	마이크로스트립 구조 · S 파라미터 · 정합 · 재료

고주파 고유 주제는 아직 수록하지 않았다 — 정합 회로, 필터, 공진기, 안테나 구조, 고주파 전용 재료가 여기에 해당한다.