為運營商提供下一代衛星服務所需的性能正在擴展用于制造空間級PCB的傳統材料的能力。 Ka波段，RF載波，寬帶ADC/DAC，噪聲開關穩壓器，包含多千兆位，高速串行鏈路的低壓大電流FPGA，以及1 GHz左右的I/O切換，現在都位于相同的PCB僅隔開幾厘米。電介質的選擇現在必須優化RF，模擬和數字要求。

航天器航空電子設備制造商正在考慮具有較低相對介電常數(Er或Dk)和耗散因數(Df)的新PCB材料，以實現將使衛星運營商的未來任務成為可能對于某些設計，仔細的布局規劃和元件布局將使OEM能夠使用現有的低成本材料和更低成本的制造來滿足目標要求。

在較低的頻率和數據速率下，信號損耗主要是由阻抗不匹配引起的。電介質吸收和導體損耗較少。在較高頻率下，材料損耗變得同等重要，并且在設計過程中必須考慮受控的基板構造。

在更高頻率(和更快的邊緣)處，由于特征阻抗(Z0)的變化，介電材料對某些信號能量的吸收以及由趨膚效應和銅表面粗糙度引起的電阻性溝道損耗而發生損耗。反射是由阻抗不連續性引起的，Z0的變化是由層壓板厚度的差異，基板的介電常數的變化以及蝕刻跡線的寬度中的制造公差引起的。

幾乎所有PCB基板的介電常數(Er/Dk)隨頻率而降低，這表現在兩個方面：信號速度增加，傳輸線的特征阻抗變小。前者在帶寬豐富的數字信號中產生相位失真，而Z0的變化導致更快的邊緣反射比慢的邊緣更多。邊緣包含諧波，其振幅可達0.35/T，其中T是ns中上升或下降時間的較小值。

在電介質中，玻璃纖維編織圖案和增強材料與樹脂的比例導致局部Er/Dk的變化。玻璃和環氧樹脂各自具有不同的相對介電常數，從而呈現出用于信號傳播的非均勻介質。

編織網越緊密，介電常數越均勻。松散的編織導致層壓板內的更多變化，導致緊密匹配的信號(例如差分對)中的跡線阻抗和傳播偏斜的變化，其直接參考編織。一些模式如下所示。

圖1不同類型的玻璃纖維編織會影響介電常數，走線阻抗，傳播偏斜。

例如，在玻璃樣式106這樣的稀疏編織中，可以對差分對的一條腿進行布線直接在光纖上，而另一條腿在編織之間布線，如圖2所示。這導致差分通道的每個支路具有不同的Er/Dk，這在兩個跡線之間引入偏斜并且取決于數據速率，可以影響影響在接收器處看到的眼睛質量的單位間隔(UI)。 br>

圖2在稀疏編織中，差分對的一條腿可以直接在光纖上布線，而另一條腿在編織之間布線。圖片由Isola提供。

當元件焊料流到PCB上并且電路板經受溫度循環時，或者需要航空電子設備在高溫下工作的任務時，設計師必須意識到玻璃化轉變溫度(Tg)。這是當材料中的樹脂開始膨脹比周圍玻璃編織物和銅的膨脹快得多時，可能導致Z方向的體積增長。在極端情況下，所產生的應力會破壞通孔并導致分層。材料的熱膨脹系數(CTE)行為可能會在Tg以上急劇變化，變得機械和電氣不穩定。

溫度也會影響PCB的電氣性能，因為Er隨溫度的變化而變化，由一個稱為溫度的函數定義介電常數的熱系數。 Z0不僅由基板材料的厚度確定，而且由Dk確定，并且由于溫度引起的z軸CTE和Er的變化可以顯著影響在該材料上制造的傳輸線的阻抗。

與傳統的空間級PCB材料相比，最新的倒裝芯片封裝具有較低的CTE，這種不匹配給OEM帶來了一些制造挑戰。低功耗，高電流FPGA需要仔細的熱管理和較重的銅或使用銅殷銅，銅鉬銅，鋁和碳復合材料來平衡導熱性和CTE。 PCB材料的導熱性可用作層壓板散熱效果的相對指標。

Isola的Tachyon 100G和I-Tera MT材料為未來的空間應用提供了潛力，羅杰斯公司也有一些有趣的預浸料。 Isola專門開發了GigaSync和Chronon層壓板，以解決高速PCB設計問題。下表對航天工業目前正在使用或考慮的一些電介質進行了比較。

對于注重成本的子系統，仔細的布局規劃和布局技術可以避免使用更昂貴的材料和PCB制造。將元件放在一起可以最大限度地減少走線長度和耗散損耗，而鋸齒形或慢速布線可以減輕光纖編織的影響，因為跡線會反復布線和斷開編織，如下所示。

圖3Zig-zag和慢跑路由可以減輕纖維編織的影響。

對于希望利用高速串行鏈路優勢的成本敏感型子系統，使用預加重和均衡將彌補一些信道損耗。對于某些應用，這將允許使用傳統的，更便宜的FR4基板或中等性能材料進行PCB制造。

為了經濟高效地提供未來的衛星子系統，設計人員必須了解影響信號損失，信號完整性的材料特性，以及PCB可制造性，以便在預算范圍內提供所需的任務性能。