HyperLynx（三）传输线类型及相关设置

article/2025/9/30 19:56:17

传输线是传输链路上非常重要的一环，高速电路和信号完整性中很多问题都与传输线有关联。传输线主要分为微带线和带状线，这其中包含单端传输线和差分传输线（在PCB设计中，共面波导是一种比较特殊的传输线）。
在HyperLynx中，传输线包含了很多类型，如理想传输线、层叠类型的传输线、微带线、埋入式微带线、带状线、线缆和连接器。

1.理想传输线

理论上，传输线分为理想传输线和有损传输线。理想传输线也称无损传输线，可以简单地认为其是没有损耗的传输线;有损传输线就是具有损耗的传输线。
在实际工程领域中，所有的传输线都具有损耗，所以无损传输线实际上是不存在的，但在信号完整性理论分析和前仿真时，为了方便对一些物理现象做定性分析，经常会使用无损传输线模型。无损传输线模型如图所示：
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有损传输线模型，如图所示：

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HyperLynx中的元器件库只给出了一种单端的情况，如果需要搭建差分线，就需要使用两段单端传输线进行耦合才能获得差分线。在元器件库中单击：
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然后拖拽到原理图编辑区，双击TL1即可得到如图所示的编辑传输线的对话框：

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无损传输线只与阻抗和延时有关，所以在一些前仿真中使用无损传输线时，一般只需要设置延时和阻抗。如图所示为无损传输线选项。

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2.层叠类型传输线

在编辑传输线的对话框中，默认的传输类型是层叠(Stackup)类型，这个Stackup并不是前面介绍的层叠，而是表示与层叠有关的传输线类型，在这一类型中，可以选择把传输线布置在层叠的某一个信号层，并基于当前设定的层叠设置传输线的长度和宽度。单击“值”(Values)一栏，弹出如图所示编辑对时话框：
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使用Satckup类的传输线，首先需要编辑好层叠结构，然后在Layer的下拉菜单中选择信号所在的层，再设置传输线的线长及线宽。如图所示是一段在TOP层、长度为1inch、宽度为7.2mil的50Ω传输线，右侧是传输线的电气参数，只要输入相关的物理参数，其电气参数就会随着变化，这样上比较直观地看到传输线的电气参数随着物理参数的改变。
叠层信息
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在编辑传输线时，还可以单击“损耗”(Loss)一栏，查看传输线的损耗和电阻信息，如图所示为损耗随着频率而改变的的曲线：

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在上图的显示栏中，默认的设置是损耗，损耗中包含了导体损耗（Resistive）和介质损耗（Dielectric）。在对话框的右下角有一个介质损耗起主要作用的频率点的选项，描述的就是介质损耗和导体损耗相交点的频率.在低频率时，主要表现的是导体损耗，在高频时，以介质损耗为主。
选择电阻（Resistance）选项，可以看到传输线的电阻信息。
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从曲线的变化可以看到：电阻随着频率的升高而变大，这主要是因为频率升高后，趋肤效应的关系，导致电阻变大。

3.微带线和带状线类型

在进行原理图仿真时，如果没有设置层叠结构，需要仿真的传输线是微带线或带状线，就可以使用Microstrip或Stripline类型，编辑的内容分别如图所示。

在微带传输线的设置中，有两个厚度选项，分别为镀层的厚度(Plating thickness)和导体的厚度(Conductor thickness)，镀层的厚度就是电镀的厚度，导体的厚度就是基材铜的厚度，这两个参数之和就是传输线总的铜厚。“L”表示传输线的长度，“W”表示传输线的宽度，“H”表示传输线到参考平面的距离，“Er”表示介质的介电常数。
微带传输线和带状传输线都是有损传输线，所以在编辑传输线时，都要求设置其介质损耗角(Loss tangent)参数。
带状线中的H1和H2表示传输线到两个参考平面的距离，其他参数与微带线一样。
同样，在该对话框中，会显示各传输线的电气参数。每修改一个物理参数，其相应的电气参数项就会改变。
微带线设置：
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带状线设置：
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4.其他类型传输线

前面介绍了4种类型的PCB传输线，但在工程当中，传输线远远不止于此，还包括同轴电缆、连接器、高速传输电缆等。LineSim中也包含连接器、线缆等的传输线类型。如图所示：
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5.无损传输线与有损传输线仿真对比

那么，应在什么情况下使用无损传输线呢?这肯定是初学仿真的工程师的疑惑之处。前面讲到，当需要验证一些信号完整性现象、验证模型或其他与传输线无关的问题时，就可以考虑使用无损传输线进行仿真，这样就能保证仿真因素的单一性，使分析问题简单化。
接下来，用无损传输线和有损传输线做一个实际的仿真例子。使用有损传输线进行仿真时，首先选中 Enable Lossy Simulation，使损耗功能起作用，在菜单栏上选择设置(Setup)→启用损耗仿真功能(Enable Lossy Simulation)，或者在工具栏上单击下图所示按钮，

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