關于傳輸線的知識要點

想從頻域研究SI，免不了先要理解一下傳輸線。電壓和電流在一對傳輸線上傳播。就如下圖，假設我們的信號就是一個單一頻率的正弦波，但是頻率很高，導致在這個傳輸線上傳播過程中，線上面的各個點的電壓電流都是隨著位置（z）和時間（t）是波動變化的。這也就使得對于這根“線”來說我們不能等同于普通的電源線那樣，接上電之后，線上的任何一點電壓都幾乎是一樣的(不考慮壓降)，并且不會隨時間波動。世上本沒有傳輸線，通過的信號頻率高了，也就有了我們這里的傳輸線。

對于傳輸線，通常的研究方法是，對其中某一個小段進行微觀的研究。用微積分的思想取其中一小段，這一小段有分布電阻，分布電感，分布電導，分布電容。

在工程上，對于高速數(shù)字信號來說，PCB上的導體損耗就是由分布電阻引起的，而介質損耗就是由于分布電導引起的。當頻率高到一定程度之后，介質損耗會大于導體損耗占主導地位。電感和電容則是無耗的，但是會產(chǎn)生相移。上面一個單元電路的基爾霍夫定律的方程，經(jīng)過一定的微分方程的復雜運算之后，就得到了下面很有名方程組，稱之為電報方程：

而它的解，如下所示，它揭示了在某一點的電壓和電流分別由入射波和反射波兩部分組成：

而這里的

Zo就是我們在上文提到的特性阻抗。

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當我們把電壓和電流分成入射波和反射波兩部分看待的時候，可以發(fā)現(xiàn)特性阻抗其實就是入射電壓波與入射電流波的比，或者是反射電壓波與反射電流波的比。特性阻抗是對于單一方向的波而言的，對于總的電壓值來說毫無意義。

當傳輸線為理想無耗的時候，我們的模型里的R和G就為0了，當然實際上這樣的無耗是不存在的。只是在一些理想建模的情況下可以把R,G忽略?？梢韵胂氚裄,G去掉，Zo就成了什么？

SI是研究信號完整性的，而這個信號，我們之前從數(shù)字方波的寬帶信號，簡化為研究單一頻點的窄帶信號，而這個單一頻點的信號，又是由入射波和反射波疊加在一起組成的，哪接下來只要把信號分成入射波和反射波單獨研究不就行了。再直白一點，SI研究的單一頻點的波，可以近似理解為TEM波，傳播方向只朝著傳輸線方向前進。

審核編輯：黃飛