關(guān)于傳輸線的知識(shí)要點(diǎn)

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(duì)傳輸線上傳播。就如下圖，假設(shè)我們的信號(hào)就是一個(gè)單一頻率的正弦波，但是頻率很高，導(dǎo)致在這個(gè)傳輸線上傳播過程中，線上面的各個(gè)點(diǎn)的電壓電流都是隨著位置（z）和時(shí)間（t）是波動(dòng)變化的。這也就使得對(duì)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(diǎn)電壓都幾乎是一樣的(不考慮壓降)，并且不會(huì)隨時(shí)間波動(dòng)。世上本沒有傳輸線，通過的信號(hào)頻率高了，也就有了我們這里的傳輸線。

對(duì)于傳輸線，通常的研究方法是，對(duì)其中某一個(gè)小段進(jìn)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(dǎo)，分布電容。

在工程上，對(duì)于高速數(shù)字信號(hào)來說，PCB上的導(dǎo)體損耗就是由分布電阻引起的，而介質(zhì)損耗就是由于分布電導(dǎo)引起的。當(dāng)頻率高到一定程度之后，介質(zhì)損耗會(huì)大于導(dǎo)體損耗占主導(dǎo)地位。電感和電容則是無耗的，但是會(huì)產(chǎn)生相移。上面一個(gè)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(fù)雜運(yùn)算之后，就得到了下面很有名方程組，稱之為電報(bào)方程：

而它的解，如下所示，它揭示了在某一點(diǎn)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?cè)谏衔奶岬降奶匦宰杩埂?/p>

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當(dāng)我們把電壓和電流分成入射波和反射波兩部分看待的時(shí)候，可以發(fā)現(xiàn)特性阻抗其實(shí)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(duì)于單一方向的波而言的，對(duì)于總的電壓值來說毫無意義。

當(dāng)傳輸線為理想無耗的時(shí)候，我們的模型里的R和G就為0了，當(dāng)然實(shí)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(hào)完整性的，而這個(gè)信號(hào)，我們之前從數(shù)字方波的寬帶信號(hào)，簡(jiǎn)化為研究單一頻點(diǎn)的窄帶信號(hào)，而這個(gè)單一頻點(diǎn)的信號(hào)，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(hào)分成入射波和反射波單獨(dú)研究不就行了。再直白一點(diǎn)，SI研究的單一頻點(diǎn)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(jìn)。

審核編輯：黃飛