一 传输线的定义和概念

1 传输线的定义

传输线用于将信号从一端传递到另一端。下图表示了所有传输线的一般特征。为了区分这两条导线，我们把一条定义为信号路径，另一条定义返回路径。

                                                                                        传输线示意图

2 传输线的概念

传输线是一种新的理想的电器元件，它有两个主要的特征：特性阻抗和时延。信号与传输线的相互作用比较特别，它和其他3 种理想电路元件与信号的相作用截然不同在有些情况下，也可以由 C 和L的组合去近似理想传输线的电气特性。但是，理想传输线的性能与实际测量到的互连性能非常吻合。而且，它的带宽要比 LC 近似电路高得多。如果将理想传输线这个电路元件添加到工具箱中，就能明显增强我们描述信号与互连相互作用的能力。

二 传输的相关原则

1 不再使用GND这个词语

我们应该习惯地把其他导体看成返回路径，这是非常有益的。许多与信号完整性相关的问题，都是由于返回路径设计不当而产生的。返回电流是紧靠着信号电流的。高频时，信号路径和返回路径的回路电感要最小化，这就意味着只要导体的情况允许，返回路径会尽量靠近信号路径分布。再者，返回电流并没有指定返回导体上的绝对电压值。实际的返回导体可能是个电压平面，如 V或V平面而有时又是一个低电压平面。过去的原理图设计中，人们将它标记为地节点，与以传输线形式传播的信号完全无关。

2 信号

当信号沿传输线传输时，需要同时用到信号路径和返回路径。所以，在确定信号与互连之间的相互作用时，两条导线是同等重要的。当两条线一样时，如双绞线，信号路径与返回路径没有严格的区分，即可以指定任意一条为信号路径，而另一条为返回路径。如果两条导线不相同，如微带线，则通常把较窄的那条称为信号路径，而把平面称为返回路径。把信号接入传输线时，它就以材料中的光速在导线中传输。在信号加人到传输线一段时间之后，可以暂时把时间停滞下来，并沿着传输线测量信号的大小。信号总是指信号路径和返回路径之间相邻两点的电压差，如图下图所示：

      注意：传输线上某一时刻信号的波形，信号是信号线和返回线之间相邻两点的电压差

3 传输线上信号的速度

信号就是信号路径与返回路径之间的电压差。当信号在传输线上传播时，两条导线之间就会产生电压差，而这个电压差又使两条导线之间产生电场。
当信号在传输线中传输时，电场就随之建立了。信号的传播速度取决于其在信号路径与返回路径周围材料中形成交变电场和磁场的建立速度和传播速度。除了电压之外，电流必然在信号导体和返回导体上流动。这样，两条导线带上了电荷，产生了电压差，进而建立了电场，流过导体的电流回路产生了磁场。简单地把电池两端分别接到信号路径和返回路径上，就能把信号加到传输线上。突变的电压产生突变的电场和磁场。这种场链在传输线周围的介质材料中，以变化电磁场的速度(即材料光速)传播。

4 特性阻抗

对于均匀传输线，当信号在上面传播时，在任何一处受到的瞬时阻抗都是相同的。这个瞬时阻抗可以表征传输线特性，这里称之为特性阻抗。提示，有一种反映均匀传输线特性的恒定瞬时阻抗，称为传输线的“特性阻抗”为了突出它是传输线所固有的特性阻抗，我们给它一个特殊的符号Z即Z带一个下标，其单位是欧姆。每种均匀传输线都有特性阻抗，它是描述传输线电气特性和信号与传输线相互作用的一个终于参数。阻抗表达式为：