傳輸線理論

傳輸線理論來源：在信號完整性和電源完整性，工程師必須理解傳輸線理論基礎，這裡給出簡單的傳輸線理論，並隨後引出關於特性阻抗的概念。

基本介紹

• 中文名：傳輸線理論
• 來源：信號完整性和電源完整性
• 概念：特性阻抗
• 波長：6000公里

定義

傳輸線指的是能夠傳輸電信號的連線器。

簡介

在低頻時候，例如一個檯燈的電源線長2米，其電源的工作頻率是50Hz，波長就是6000公里。這根電源線相對於波長來講是非常短的，不需要考慮波動效應，我們可以把它看成短路。

而對於一個攜帶型產品如手提電腦、PDA等PCB板設計，假如工作頻率在100MHz或者幾個GHz，工作的波長和連線器的尺寸可以相互比擬，在連線器上面信號已經有明顯的波動效應，這時必須考慮傳輸線效應。在PCB設計者常見的傳輸線有微帶線(microstrip)、帶線(stripline)、電纜(cable)、連線器(connector)等等。

對於簡單的傳輸TEM模式的單線傳輸線，例如微帶線，可以等效成如下簡單的結構：

上圖中RLGC為單位長度的電參數，其中RG值與導體損耗，介質損耗，輻射損耗相關，LC和物理橫截面尺寸相關；等效的RLGC參數一般情況下都是頻率的函式。

在一些特殊情況下（低頻或者頻帶相對比較窄等）RLGC近似看作是常數。取長度dz，傳輸線方程：

或者寫成時諧條件下頻率域方程

可以看出，上面方程是關於v或者i相互獨立、無耦合的二階橢圓微分方程，其解可以表達成簡單的指數函式(或者三角函式)的組合。

對於多線傳輸網路，需要耦合傳輸線理論進行分析。