Transmission Line & Active Voltage Standing Wave Ratio

1.1 信号完整性概述
数字电路的出现极大地提高了电子产品的抗干扰能力，随着电路的工作频率不断提高，这种抗干扰能力逐渐显得有些“力不从心”。特别是在高速电路的范畴，“理想互连通道”的惯性思维也不再适用。所谓高速电路，一般指的是信号频率较高的传送数字信号的电路，比如说DDR的并行数据总线，信号频率达到了3.2GHz。换句话说，一个信号是包含很多次谐波的，这些谐波合成了所传输信号的边沿，谐波的频率越高，所合成的信号边沿也会越短，如果信号传输时延超过了上述所说的信号本身由各次谐波合成的信号边沿的一半，就可以称此类信号为高速信号并产生传输线效应。

对于高速PCB中的信号完整性问题，主要包括信号的振铃效应、串扰、开关噪声、反射以及高速系统本身产生的电磁干扰等问题，这些问题都是高速传输线自身的特性对信号产生的一些不良影响。

总而言之，导致信号完整性问题的因素有很多，如信号频率的提高、上升沿变小、摆幅降低、路径之间信号传播时间不一致、互连通道不理想、供电环境恶劣等等。如果要说最根本原因，主要还是信号的边沿减小，其边沿越小信号中包含高频谐波就越多，高频谐波与信号传播路径之间相互作用，可能会使信号发生严重的畸变，影响系统的正常工作

1.2传输线的分布参数模型及集总参数模型

长线和短线是用来对传输线分类的一种分类方法，也就是根据传输信号的导体的尺寸长度与信号波长的比较来划分的，比信号波长大就是长线，反之就是短线。对于长线则应该用分布参数电路模型加以描述和分析，短线则应该用集总参数电路模型加以描述和分析。

1.2.1集总参数电路模型

对于短线，我们通常都将其当做一个理想的电路模型，也就是其中各个元器件包括导线都是理想的，信号在该电路模型中的传输不受信号频率等因素的影响，其满足正常的电路分析的规律，这些元器件一起组成了集总参数电路。此类电路的模型如图1-1所示。在该电路模型中，各个位置的电压和电流仅与时间有关，而与位置无关；电路中的R、L、C等各个特性分别总是集中在某一个集总点上；对于元器件之间连接的传输线， 我们认为其长短并不影响信号传输的质量， 并且不考虑信号传输的时间， 信号在传输线上可以无失真地进行传输， 也就是说无需考虑分布参数的影响。 上述内容也正是集总参数电路的概念， 集总参数电路是一种理想化的近似模型。

图 1-1 集总参数电路模型 

1.2.2分布参数电路模型

分布参数的概念是相对于集总参数而言的，在高速电路中，由于信号传输速率的增加，元器件之间连接的导线出现趋肤效应，使得导线有效面积减小，电阻增大并在导线上分布，我们可以称之为分布电阻；当有在极短的时间内随时间变化的电流流经导线时会导致快速变化的磁场产生，这样沿着导线会存在电感称为分布电感；又因为导线与导线形成了电极，并且形成了快速变化的电场，从而会有快速变化的电场的存在，也就会有分布电容。在设计高速电路的时候，这些分布参数所带来的阻抗效应必须特别加以考虑。对于无耗传输线，我们可以在Δz的微元上采用集总参数电路来加以描述，如图1-2所示。

图1-2无耗传输线Δz线元等效电路

图1-2中R、L、G、C分别代表分布电阻、分布电感、分布电导和分布电容，它们分别在传输线单位长度上来定义，单位分别为Ω/m、H/m、S/m、F/m。通过将Δz线元的等效电路进行级联，就可以近似模拟无耗双线传输线的特性了。一般取Δz线元的原则是Δz线元的长度要远小于信号中最高感兴趣频率所对应的波长。

集总参数 vs. 分布参数

集中参数

分布参数

随着信号传输速率越来越高，PCB走线已经表现出传输线的性质，在集总电路中视为短路线的连线上在同一时刻的不同位置的电流电压已经不同 所以，不能用集总参数来表示，必须采用分布参数来处理。

传输线的特性参量主要包括：相位常数、特性阻抗、相速和相波长、输入阻抗、反射系数、驻波比(行波系数)和传输功率等。

在入射波和反射波相位相同的地方，电压振幅相加为最大电压振幅Vmax ，形成波腹；在入射波和反射波相位相反的地方电压振幅相减为最小电压振幅Vmin ，形成波节

AVSWR =波腹电压/波节电压

微带线是一种重要的微波传输线，其结构如下图所示。

它是由介质基片微带线的结构如上图所示。它由一个宽度为w、厚度为t的中心导带和下金属接地板组成，导带和接地板之间填充εr的均匀介质。微带线的结构有两种形式，如图所示，中图为标准开放式微带线，右图为屏蔽微带线。上的导带和基片下面的接地板构成。微带线容易实现微带电路的小型化和集成化，所以微带线在微波集成电路中获得了广泛的应用。

微带线是在介质基片的一面制作导体带，另一面制作接地金属平板而构成。

微带线的阻抗和基板厚度、基板相对介电常数、微带线的宽度等有关。不同频率，线特征阻抗和频率无关

接下来在下面的章节开始写关于输入阻抗的事情