分类:传输线理论

这是传输线理论的汇总页面。该理论是高速硬件设计和信号完整性分析的基石。

在电路分析中，当信号的波长 ${\displaystyle \lambda }$ 与互连导线的物理长度 ${\displaystyle L}$ 处于同一数量级时，导线不再能被视为简单的节点，而必须作为传输线处理。传输线理论研究电压和电流沿导线随时间及空间分布的规律。

传输线可以用一系列无限小的单元电路（电感、电容、电阻、电导）组成的级联网络来模拟，称为次生参数模型：

• 单位长度电阻 (${\displaystyle R}$)：由导体电阻及趋效应引起。
• 单位长度电感 (${\displaystyle L}$)：由导体周围的磁场产生。
• 单位长度电容 (${\displaystyle C}$)：由导体间的电场产生。
• 单位长度电导 (${\displaystyle G}$)：由介质损耗引起。

传输线上的电压 ${\displaystyle V(x,t)}$ 和电流 ${\displaystyle I(x,t)}$ 遵循偏微分方程（电报方程）：

${\displaystyle \frac{\partial V}{\partial x}=-(R+L\frac{\partial }{\partial t})I}$ ${\displaystyle \frac{\partial I}{\partial x}=-(G+C\frac{\partial }{\partial t})V}$

在频域内，传输线有两个核心特性：

对于无损传输线（${\displaystyle R=0,G=0}$），特征阻抗仅由几何结构决定：

${\displaystyle Z_0=\sqrt{\frac{L}{C}}}$

单位为欧姆 (${\displaystyle \Omega }$)。

描述信号在传输过程中的衰减与相位变化：

${\displaystyle \gamma =\alpha +j\beta =\sqrt{(R+j\omega L)(G+j\omega C)}}$

其中 ${\displaystyle \alpha }$ 为衰减因子，${\displaystyle \beta }$ 为相位因子。

当信号遇到阻抗不连续点（如过孔、末端开路）时会产生反射。反射系数定义为：

${\displaystyle \Gamma =\frac{V_{reflected}}{V_{incident}}=\frac{Z_L-Z_0}{Z_L+Z_0}}$

在高频下，电流倾向于在导体的表面流动，导致有效电阻 ${\displaystyle R}$ 增加。趋肤深度 ${\displaystyle \delta }$ 的计算公式为：

${\displaystyle \delta =\sqrt{\frac{1}{\pi f\mu \sigma }}}$

其中 ${\displaystyle f}$ 为频率，${\displaystyle \mu }$ 为磁导率，<math>\sigma$ 为电导率。

• - PCB 中最常用的传输线结构。
• - 消除反射的技术。
• - 探讨 TEM 波、TE 波及 TM 波。

• 信号完整性 (SI)
• 史密斯圆图
• 波导