传输线理论

在信号完整性和电源完整性，工程师必须理解传输线理论基础，这里给出简单的传输线理论，并随后引出关于特性阻抗的概念。

传输线指的是能够传输电信号的连接器。

在低频时候，例如一个台灯的电源线长2米，其电源的工作频率是50Hz，波长就是6000公里。这根电源线相对于波长来讲是非常短的，不需要考虑波动效应，我们可以把它看成短路。

而对于一个便携式产品如手提电脑、PDA等PCB板设计，假如工作频率在100MHz或者几个GHz，工作的波长和连接器的尺寸可以相互比拟，在连接器上面信号已经有明显的波动效应，这时必须考虑传输线效应。在PCB设计者常见的传输线有微带线(microstrip)、带线(stripline)、电缆(cable)、连接器(connector)等等。

对于简单的传输TEM模式的单线传输线，例如微带线，可以等效成如下简单的结构：

上图中RLGC为单位长度的电参数，其中RG值与导体损耗，介质损耗，辐射损耗相关，LC和物理横截面尺寸相关；等效的RLGC参数一般情况下都是频率的函数。

在一些特殊情况下（低频或者频带相对比较窄等）RLGC近似看作是常数。取长度dz，传输线方程：

或者写成时谐条件下频率域方程

可以看出，上面方程是关于v或者i相互独立、无耦合的二阶椭圆微分方程，其解可以表达成简单的指数函数(或者三角函数)的组合。

对于多线传输网络，需要耦合传输线理论进行分析。