特性阻抗

衰减
ｆ／ ０ ． １１ ０ ｄ ／ ０． Ｂ １０
ｄｃ ． ．
１ － ０ ＾ １ ０ １
见 Ｙ Ｔ ８ ２ Ｙ Ｔ ８ ４ Ｄ／ ８ ． 或 Ｄ／ ８ ． ３ ３
０４ ． ｃ ０６ ． ｃ
０ ６ ． ｃ ０ ６ ． ｃ
０ ６ｃ ． ５ ０ ６ｃ ． ５
０ ６ ｃ ． ５
２４ ．
标称传播相速度韵
主
干
电
缆
水
平
电
缆
导体直径ｕ
绝 缘 外 径幻
０ ５－ ． ０
０ ６－ ． ５
０ ４ ｍｍ ＾ ０ ６ ｍｍ ． ０ － ． ５
镇１ ４ ． ｍｍ
２
簇１４ ． ｍｍ
２
１３ ． １４ ． １５ ．
１ ６ ． １ ７ ．
线对导体数 线 对屏蔽”
不适 用
可选 ２或 ４ 镇２ ５ 可选 可选 簇 ２ ｍｍ ０
Ｙ ／ ９ ６２ ２ ． １ ９ Ｄ Ｔ 一 ９７
ｎｑ ／Ｅ １８１１９ ｅ ＩＯ Ｉ Ｃ ０ ：９５ Ｓ １
１ 范围
本标准规定了综合布线中的水平布线子系统和主干布线子系统用电缆、 光缆的主要技术要求、 试验 方法和检验规则以及工作区和接插软线用对称软电缆的附加要求。 本标准适用于综合布线用对称电缆、 光缆的设计、 生产与选用。 本标准不包括某些应用对综合布线用电缆、 光缆的特殊要求 。 本标准中各类电缆的最高传输频率分别为：
３类 ４类 ５类 １ＭＨｚ ６ ； ２ＭＨｚ ０ ； １０ ０ＭＨｚ ，
２ 引用标准
下列标准所包含的条文 ， 通过在本标准 中引用而构成为本标准的条文。本标准 出版时 ， 所示版本均
为有效。所有标准都会被修订， 使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。

4.2.2.2 T1/B1 分别相连的测试线长一般为 100mm，线宽与板内生产板内阻抗线宽度一致，且线面盖阻焊 油墨；
d 4.2.2.3 T1-T2/T2-B2/B2-B1/B1-T1 的两个相邻孔中心距一般为 2.54mm; e 4.2.2.4 其中，T1 仅与 TOP 层阻抗测试线相连，T2 仅与 TOP 面第 2 层内层相连；B1 仅与 BOT 层阻抗测 r 试线相连，B2 仅与 BOT 层第 2 层相连。 te 阻抗条的设计图例：
深圳顺易捷科技有限公司
Shenzhen ShunYiJie Technology Co., Ltd.
5.3 CPU 载板的 TDR 测试
d Hioki 公司 2001 年六月才在 JPCA 推出的“1109 Hi Tester”，为了对 1.7GHz 高速传输 FC/PGA 载板在 Z0 方
面的正确量测起见，已不再使用飞针式（Flying probe）快速移动的触测，也放弃了 SMA 探棒式的 TDR 手动
3.3 但当上述微带线中 Z0 的四种变数（w、t、h、 r）有任一项发生异常，例如图中的讯号线出现缺口
e 时，将使得原来的 Z0 突然上升（见上述公式中之 Z0 与 W 成反比的事实），而无法继续维持应有的稳 UnRegister 定均匀（Continuous）时，则其讯号的能量必然会发生部分前进，而部分却反弹反射的缺失
4． 2 示意图说明：
4．2．1 阻抗线的位置
一般加在生产板 PNL 边上或在客户允许的前提下加在 SET 边上
4．2．2 阻抗线的规格说明
4．2．2．1 T1、T2/B1、B2 为四个 PTH 孔，一般为喷锡成形孔，成品孔径为 1.00mm 左右，RING（成品 焊环）要求为 0.16-0.20mm;

单端阻抗计算图示
差分阻抗计算图示
我司分为阻抗测试和阻抗控制两种制作方式 1.阻抗测试：由于客户要求阻抗测试，则我 司在制作时要制作一个模拟阻抗条；MI注 明板材的ER值，成品铜厚要求，线宽公差， 叠层为指定叠层，附阻抗线图纸和特性阻 抗跟踪单 2.阻抗控制：客户要求只控制不测试，则我 司在制作时只需注明板材的ER值，成品铜 厚要求，线宽公差，叠层为指定叠层即可
特性阻抗计算的基础知识
特性阻抗的种类：
特性阻抗有单端阻抗和差分阻抗两 大类。
单端阻抗线
（阻抗值一般50-75欧姆）
差分阻抗线
(阻抗值一般90-110欧姆)
特性阻抗模块(单端阻抗线)
阻抗线表面无阻焊覆盖
阻抗线表面有阻焊覆盖
内层单端阻抗线
共面单端阻抗线
特性阻抗模块(差分阻抗线)
阻抗线表面无阻焊覆盖
阻抗线表面有阻焊覆盖
内层差分阻抗线
共面差分阻抗线
关于特性阻抗计算的一些相关因素
1.介质厚度（FR-4板材的基材厚度或PP片的 厚度） 2.相关介质的介电常数（FR-4板材的介电常 数一般为4.3-4.7) 3.阻抗线的宽度以及阻抗线间的间距 4.阻抗线的铜厚（成品铜厚；注意内外层的区 别） 5.参考层的判别（即阻

影响高频测试的因素一、影响特性阻抗的主要因素即电容与电感间的关系（公式见图）从阻抗公式看影响特性阻抗值的只有外径（外径可以看成和导线间距α相等）、总的绞合系数（λ）、组合绝缘介质的等效相对介电常数（εr）。

而且，Z正比于α和λ，反比于εr。

所以只要控制好了α、λ、εr的值，也就能控制好了Z。

一般来说节距越小Z越小，稳定性也越好，ZC 的波动越小。

1导体外径：绝缘外径越小阻抗越大。

2电容：电容越小发泡度越大同时阻抗也越大；3绝缘外观：绝缘押出不能偏心，同心度控制在90%以上；外观要光滑均匀无杂质，椭圆度在85%以上。

电线押完护套后基本上阻抗是不会再出现变化的，生产过程中的随机缺陷较小时造成的阻抗波动很小，除非在生产过程有过大的外部压力致使发泡线被压伤或压变形。

当较严重的周期性不均匀缺陷时，且相邻点间的距离等于电缆传输信号波长的一半时，在此频率点及其整数倍频率点上将出现显着的尖峰（即突掉现象），这时不但阻抗不过，衰减也过不了。

二、各工序影响衰减的主要因素a衰减＝a金属衰减+a介质材料衰减+a阻抗不均匀时反射引起的附加衰减1.导体：导体外径下公差，电阻增大，影响传输效果及阻抗；所以一般都采用上公差的导体做发泡线。

高频时信号传输会出现集肤效应，信号只是在导体的表面流过，所以要求导体表面要平滑，绞合绝对不能出现跳股现象，单支导体及绞合后的圆整度要好。

导体束绞、绝缘押出及芯线对绞时张力都不能过大，以防拉细导体。

2.绝缘：在绝缘时影响衰减的因素主要有绝缘材料、绝缘线径稳定性、发泡电容值及气泡匀密度、同心度（发泡层及结皮的同心度）、芯线的圆整度。

在测试频率越高时对发泡材料的要求越高，但现在所用的DGDA3485是现在高频线用得最广泛的化学发泡料。

控制绝缘主要有以下几项：A.外径要控制在工艺要求偏差±0.02mm之内；B.发泡要均匀致密，电容要控制在工艺要求偏差±1.0PF之内；C.绝缘外结皮厚度控制在0.05mm以内；D.色母配比不能过大，越少越好，在1.5%左右；E.外观：外观要光滑均匀，无杂质，椭圆度在85%以上。

特性阻抗之原理與應用Characteristic Impedance一、前題1、導線中所傳導者為直流（D.C.）時，所受到的阻力稱為電阻（Resistance），代表符號為R，數值單位為“歐姆”（ohm,Ω）。

其與電壓電流相關的歐姆定律公式為：R=V/I；另與線長及截面積有關的公式為：R=ρL/A。

2、導線中所傳導者為交流（A.C.）時，所遭遇的阻力稱為阻抗（Impedance），符號為Z，單位仍為Ω。

其與電阻、感抗及容抗等相關的公式為：Z =√R2 +(XL—Xc)23、電路板業界中，一般脫口而出的“阻抗控制”嚴格來說并不正确，專業性的說法應為“特性阻抗控制”（Characteristic Impedance Control）才對。

因為電腦類PCB線路中所“流通”的“東西”并不是電流，而是針對方波訊號或脈沖在能量上的傳導。

此種“訊號”傳輸時所受到的“阻力”另稱為“特性阻抗”，代表的符號是Zo。

計算公式為：Zo = √L/C ，（式中L為電感值，C為電容值），不過Zo的單位仍為歐姆。

只因“特性”的原文共有五個章節，加上三個單字一并唸出時拗口繞舌十分費力。

為簡化起見才把“特性”一字暫時省掉。

故知俗稱的“阻抗控制”，實際上根本不是針對交流電“阻抗”所進行的“控制”。

且即使要簡化掉“特性”也應說成Controlled Impedance，或阻抗匹配才不致太過外行。

圖1 PCB元件間以訊號（Signal）互傳，板面傳輸線中所遭遇的阻力稱為“特性阻抗”二、需做特性阻抗控制的板類電路板發展40年以來已成為電機、電子、家電、通信（含有線及無線）等硬體必備的重要元件。

若純就終端產品之工作頻率，及必須阻抗匹配的觀點來分類時，所用到的電路板約可粗分為兩大類：1、高速邏輯類：早期資訊工業（Information Technology Industry）在作業速度還不是很快時，電路板只是一種方便零件組裝與導通互連（Interconnection ）的載板或基地而已。

資料接收
( Data come-in) ( Impedance Control) ( Run-Card Issue)
阻抗控制設計 製作規範填寫 底片設計
( A/W Design)
基板,膠片管制( Material,Preperg Control) 壓合厚度管制 電鍍厚鍍管制 線寬蝕刻管制
(Laminate Thickness Control)
17
三、影响阻抗的因素：
项 目 内 容
影响阻抗因素
介质层厚度
介质常数
线 宽
铜 厚
线 距
防焊厚度
与阻抗值关系
正相关
负相关
负相关
负相关
正相关
负相关
需管控之制程
压 合
板材进料
线路,蚀刻
线路,电镀,刷 线路,蚀刻 磨
防焊
影响阻抗值范围 （单线）
4ohm/1mil
3-5ohm/0.5 4ohm/1mil 3ohm/1mil
一、什么是阻抗？
特性＆差动阻抗
阻抗知识简介：
随着电子设备的小型化、数字化、高频化和多功能化， PCB 中的线路 已不仅只是元器件的载体和互连工具，还需起到传输信号的作用。这就要 求 PCB 线路测试不仅要测量线路（或网络）的“通、断”和短路，而且还 应测量特性阻抗值是否在规定的规格范围内。
傳輸線構成之三要素



阻抗設計COUPON (4 層板)
SIGNAL GROUND L2 L3 L2 L3 L1 L4
COMP. SIDE
L2 (GROUND)
L3 (POWER)
L1 L4 SIGNAL GROUND L2 L3
L1 L4
SOLD. SIDE

传输线阻抗和介电常数介绍在电子工程领域中，传输线是一种用于将信号从一个地方传输到另一个地方的电路。

传输线的特性阻抗和介电常数是非常重要的参数，它们直接影响着信号的传输质量和速度。

本文将详细介绍传输线阻抗和介电常数的概念、计算方法以及对信号传输的影响。

传输线阻抗传输线阻抗是指在传输线上传输电信号时，信号所感受到的电阻。

它是由传输线的几何形状、导体材料和信号频率等因素决定的。

传输线阻抗可以分为两种类型：特性阻抗和终端阻抗。

特性阻抗特性阻抗是指在传输线上沿着无限长传输线传播的电磁波的阻抗。

它是传输线的固有属性，与传输线长度无关。

特性阻抗通常用Z0表示，单位为欧姆（Ω）。

特性阻抗的计算方法取决于传输线的类型，如同轴电缆、微带线和平行线等。

同轴电缆同轴电缆是一种由内导体、绝缘层、外导体和外护套组成的传输线。

特性阻抗的计算公式为：Z0 = ln(D/d) / (2π√εrμr)其中，D是内导体和外导体之间的距离，d是内导体的直径，εr是绝缘层的相对介电常数，μr是绝缘层的相对磁导率。

微带线微带线是一种在介质板上的导线，上面覆盖着一层绝缘材料。

特性阻抗的计算公式为：Z0 = 87 / √(εr+1.41)其中，εr是介质板的相对介电常数。

平行线平行线是一种由两根平行的导线组成的传输线。

特性阻抗的计算公式为： Z0 =276 log10(4h/w + 1.27w/h)其中，h是两根导线之间的距离，w是导线的宽度。

终端阻抗终端阻抗是指传输线的末端与负载之间的阻抗匹配情况。

为了最大限度地减小信号的反射和干扰，终端阻抗应与传输线的特性阻抗相匹配。

常见的终端阻抗包括50Ω和75Ω。

介电常数介电常数是指介质对电场的响应能力，它衡量了介质中电荷分布的极化程度。

介电常数通常用εr表示，是一个相对值，相对于真空或空气而言。

介电常数的大小决定了电磁波在介质中的传播速度和传输线的特性阻抗。

介电常数可以分为静态介电常数和动态介电常数。

特性阻抗特性阻抗是指当电缆无限长时该电缆所具有的阻抗。

阻抗是阻止交流电流通的一种电阻。

一条电缆的特性阻抗是由电缆的电导率、电容以及阻值组合后的综合特性。

这些参数是由诸如导体尺寸、导体间的距离以及电缆绝缘材料特性等物理参数决定的。

正常的物理运行依靠整个系统电缆与连接器具有恒定的特性阻抗。

特性阻抗的突变叫做特性阻抗不连续或特性阻抗异常，这会造成信号反射，从而会引起网络电缆中的传输信号畸变并导致网络出错。

减小阻抗不连续问题特性阻抗通常可以由电缆的连接和端结而造成轻微的改变。

电缆的硬转弯或纽结也会改变电缆的特性阻抗。

在不连续较轻的情况下，由于反射的信号微弱而且又经过电缆的衰减，所以对网络来说仍然能运行。

大的阻抗不连续将会干扰数据传输。

这类的不连续是由不良的电气连接、不正确的电缆端结、不匹配的电缆和不匹配的连接器的使用以及电缆中双绞电缆对的绞结方式错误而造成的。

在施工时依照如下的预防措施，可以避免阻抗不连续而造成的故障：1 千万不要混用特性阻抗不同的电缆(使用特殊的阻抗匹配电路除外)。

2 在对同轴电缆端结时，使用与电缆特性阻抗相同的端结器。

端结电阻通过吸收信号能量以防止信号的反射。

3 在打开双绞电缆对安装连接器时或在配线架做连接时，非双绞的部分越短越好。

4 不要将电缆转硬弯或打结。

电缆的转弯半径应大于2.54 cm.5 在安装过程中要小心对待电缆。

不要践踏电缆或过紧地捆绑电缆线。

同轴电缆的平均特性阻抗定义：电缆处于匹配状态（即线路上无反射波）时沿线的电压与电流的比值。

实际上它代表无限长线路始端呈现的阻抗。

它取决于导体的直径尺寸和绝缘结构的等效介电常数。

公式见图。

特性阻抗是指当电缆无限长时该电缆所具有的阻抗，是阻止电流通过导体的一种电阻名称，它不是常规意义上的直流电阻。

一条电缆的特性阻抗是由电缆的电导率、电容以及阻值组合后的综合特性。

假设一根均匀电缆无限延伸，在发射端的在某一频率下的阻抗称为“特性阻抗”(Cha racteristic Impedance)。

特性阻抗假设一根均匀电缆无限延伸，在发射端的在某一频率下的阻抗称为“特性阻抗”。

测量特性阻抗时，可在电缆的另一端用特性阻抗的等值电阻终接，其测量结果会跟输入信号的频率有关。

特性阻抗的测量单位为欧姆。

在高频段频率不断提高时，特性阻抗会渐近于固定值英文名称：impedance[编辑本段]阻抗定义在具有电阻、电感和电容的电路里，对交流电所起的阻碍作用叫做阻抗。

阻抗常用Z表示.,是一个复数,实部称为电阻,虚部称为电抗,其中电容在电路中对交流电所起的阻碍作用称为容抗,电感在电路中对交流电所起的阻碍作用称为感抗,电容和电感在电路中对交流电引起的阻碍作用总称为电抗。

阻抗的单位是欧。

在直流电中，物体对电流阻碍的作用叫做电阻，世界上所有的物质都有电阻，只是电阻值的大小差异而已。

电阻很小的物质称作良导体，如金属等；电阻极大的物质称作绝缘体，如木头和塑料等。

还有一种介于两者之间的导体叫做半导体，而超导体则是一种电阻值等于零的物质。

但是在交流电的领域中则除了电阻会阻碍电流以外，电容及电感也会阻碍电流的流动，这种作用就称之为电抗，意即抵抗电流的作用。

电容及电感的电抗分别称作电容抗及电感抗，简称容抗及感抗。

它们的计量单位与电阻一样是欧姆，而其值的大小则和交流电的频率有关系，频率愈高则容抗愈小感抗愈大，频率愈低则容抗愈大而感抗愈小。

此外电容抗和电感抗还有相位角度的问题，具有向量上的关系式，因此才会说：阻抗是电阻与电抗在向量上的和。

对于一个具体电路，阻抗不是不变的，而是随着频率变化而变化。

在电阻、电感和电容串联电路中，电路的阻抗一般来说比电阻大。

也就是阻抗减小到最小值。

在电感和电容并联电路中，谐振的时候阻抗增加到最大值，这和串联电路相反。

在音响器材中，扩音机与喇叭的阻抗多设计为8欧姆，因为在这个阻抗值下，机器有最佳的工作状态。

其实喇叭的阻抗是随着频率高低的不同而变动的，喇叭规格中所标示的通常是一个大略的平均值，现在市面上的产品大都是四欧姆、六欧姆或八欧姆。

什么是特性阻抗,什么叫特性阻抗特征阻抗（也有人称特性阻抗），它是在甚高频、超高频范围内的概念，它不是直流电阻。

属于长线传输中的概念。

在信号的传输过程中，在信号沿到达的地方，信号线和参考平面（电源平面或地平面）之间由于电场的建立，就会产生一个瞬间的电流，如果传输线是各向同性的，那么只要信号在传输，就会始终存在一个电流I，而如果信号的输出电平为V，则在信号传输过程中（注意是传输过程中），传输线就会等效成一个电阻，大小为V/I，我们把这个等效的电阻称为传输线的特征阻抗（characteristic Impedance)Z。

要格外注意的是，这个特征阻抗是对交流（AC）信号而言的，对直流（DC）信号，传输线的电阻并不是Z，而是远小于这个值。

信号在传输的过程中，如果传输路径上的特征阻抗发生变化，信号就会在阻抗不连续的结点产生反射。

传输线的基本特性是特性阻抗和信号的传输延迟，在这里，我们主要讨论特性阻抗。

传输线是一个分布参数系统，它的每一段都具有分布电容、电感和电阻。

传输线的分布参数通常用单位长度的电感L和单位长度的电容C以及单位长度上的电阻、电导来表示，它们主要由传输线的几何结构和绝缘介质的特性所决定的。

分布的电容、电感和电阻是传输线本身固有的参数，给定某一种传输线，这些参数的值也就确定了，这些参数反映着传输线的内在因素，它们的存在决定着传输线的一系列重要特性。

一个传输线的微分线段可以用等效电路描述如下：传输线的等效电路是由无数个微分线段的等效电路串联而成，如下图所示：从传输线的等效电路可知，每一小段线的阻抗都是相等的。

传输线的特性阻抗就是微分线段的特性阻抗。

传输线可等效为：Z0 就是传输线的特性阻抗。

Z0描述了传输线的特性阻抗，但这是在无损耗条件下描述的，电阻上热损耗和介质损耗都被忽略了的，也就是直流电压变化和漏电引起的电压波形畸变都未考虑在内。

实际应用中，必须具体分析。

传输线分类当今的快速切换速度或高速时钟速率的PCB 迹线必须被视为传输线。

五、影响同轴电缆特性阻抗（Zc）的因素
5.1 影响同轴电缆特性阻抗的因素及比例关系：
影响Zc的因素 影响因素与Zc的变化关系 影响因素的变化 ↑ 等效介电常数ε e ↓ ↑ 内导体直径d ↓ ↑ 外导体内/外径D ↓ ↑ 编织导体直径Dw ↓ ↓ ↓ ↑ 正比 ↑ ↑ 正比 ↑ ↓ 反比 Zc的随之变化 ↓ 反比 比例关系
特性阻抗是指当电缆无限长时该电缆所具有的阻抗，是阻止电流通过导体的一
种电阻名称，它不是常规意义上的直流电阻。 一条电缆的特性阻抗是由电缆的电导率、电容以及阻值组合后的综合特性。假设 一根均匀电缆无限延伸，其发射端在某一频率下的阻抗称为特性阻抗 (Characteristic Impedance)。它由诸如导体的集合尺寸、导体间的中心距离、传输 线本身的结构、电缆绝缘材料的介电常数等因素决定，与数据传输线的长短无关。 数据传输线的瞬间阻抗或者是特征阻抗是影响信号品质及完整性的最重要的因素 。如果信号传播过程中，相邻的信号传播间隔之间阻抗保持一致，那么信号就可以十 分平稳地向前传播，因而情况变得十分简单。如果相邻的信号传播间隔之间存在差异 ，或者说阻抗发生了改变，信号中能量的一部分就会往回反射，信号传输的连续性也 会被破坏，由此会带来诸如回波损耗偏大、信号传输辐射增大、信号传输完整性不足 等问题。
解析特性阻抗 Characteristic Resistance
目
一. 特性阻抗的定义
录
二. 对称电缆的特性阻抗计算 三. 影响对称电缆特性阻抗的因素
四. 同轴电缆的特性阻抗计算
五. 影响同轴电缆特性阻抗的因素 六. NB Cable特性阻抗控制的实验数据分析
一、特性阻抗（Zc）的定义
1. 特性阻抗(Zc)的定义
4.1.2.编织外导体,绞线内导体同轴电缆的特性阻抗计算如下:

特性阻抗计算公式推导过程特性阻抗是指电磁波在介质界面上传播时的电磁特性。

它描述了电磁波在界面上的电场和磁场之间的关系。

特性阻抗的计算方法可以通过推导沿法线传播的电磁波的电场和磁场分别与其幅度、相位之间的关系而得到。

假设电磁波在介质边界上沿法线传播，具有电场E和磁场H，介质1的特性阻抗为Z1，介质2的特性阻抗为Z2、根据电磁场的麦克斯韦方程组，可以得到以下关系：1.电场E的分布具有以下形式：E1=E11*e^(-jβ1z)+E12*e^(jβ1z)E2=E21*e^(-jβ2z)+E22*e^(jβ2z)其中，E11和E21分别为E的入射分量，E12和E22分别为E的反射分量，β1和β2为介质1和介质2的相位常数，z为沿法线方向的传播距离。

2.磁场H的分布具有以下形式：H1=H11*e^(-jβ1z)+H12*e^(jβ1z)H2=H21*e^(-jβ2z)+H22*e^(jβ2z)其中，H11和H21分别为H的入射分量，H12和H22分别为H的反射分量。

在介质边界上，满足以下边界条件：1.平行电场分量的边界条件：E1+E2=E32.平行磁场分量的边界条件：H1+H2=H3其中，E3和H3分别为介质1和介质2中电磁波传播方向的电场和磁场。

通过将电场和磁场的分布式代入边界条件，可以得到以下关系：E11+E12=E21+E22H11+H12=H21+H22(E11-E12)/Z1=(E21-E22)/Z2(H11-H12)/Z1=(H21-H22)/Z2将第一个和第二个等式相加，可以得到：E11+E12+H11+H12=E21+E22+H21+H22根据能量守恒定律，入射电磁波和反射电磁波的总功率应该相等，即：1/2*(，E11，^2+，E12，^2+，H11，^2+，H12，^2)=1/2*(，E21，^2+，E22，^2+，H21，^2+，H22，^2)将上述等式代入最后一个等式中，可以得到：(Z1/Z2)*(，E11，^2+，E12，^2-，H11，^2-，H12，^2)=，E21，^2+，E22，^2-，H21，^2-，H22，^2由于左边的表达式实际上是电场与磁场之比的平方，因此可以将上述等式化简为：(Z1/Z2)*(，E1，^2-，H1，^2)=，E2，^2-，H2，^2根据电磁波的特性，我们知道E/H=Zc，其中Zc为电磁波在介质中的传播速度(Z1/Z2)*(，E1，^2-，H1，^2)=(，E2，^2-，H2，^2)*(Zc^2/Z1Z2)将上式中的E和H分别替换为E的入射和反射分量的平方和H的入射和反射分量的平方之和，得到：(Z1/Z2)*(，E11+E12，^2-，H11+H12，^2)=(，E21+E22，^2-，H21+H22，^2)*(Zc^2/Z1Z2)最后，我们再根据特性阻抗的定义，即入射波和反射波之比的平方为特性阻抗的平方，可以得到：(Z1/Z2)*(，E11+E12，^2-，H11+H12，^2)=(，E21+E22，^2-，H21+H22，^2)经过推导，我们得到了特性阻抗计算的公式。

o C Z b a C Z 波导特性阻抗的新概念1 引言阻抗是电路理论的基本概念。

特性阻抗是传输线理论与微波电路理论的基本概念。

波导特性阻抗是波导这种电磁能量传输系统的基本而又实用的概念。

波导特性阻抗的主要应用是计算截面尺寸变化产生的反射，由此可以对波导生产工艺提出合理的公差要求。

许多国家都有波导标准，并有国际性的波导标准（IEC 标准）。

波导标准中工艺公差的规定是以特性阻抗理论为依据的。

特性阻抗的具体应用还有设计波导过渡、设计波导滤波器、计算截面变化型标准负载反射值等。

由谢昆诺夫引入[1]并载入大量书籍(例如[2~5])而被长期应用的矩形波导特性阻抗（部分书籍又称等效阻抗，以下简称旧特性阻抗）是个不正确的概念。

它从三十年代末产生到此文前，一直陷于物理意义的费解和逻辑上 的混乱。

用此概念计算反射与实验不符，更是其致命伤。

国际上多次出现 对旧特性阻抗的异议[6~9] ，但一则未指明旧特性阻抗的弊病，二则所提出的唯象阻抗本身也不完整，遂未能变革这个概念。

本文分析了旧特性阻抗的弊病，提出关于定义波导特性阻抗的法则， 建立了矩形波导与远程圆波导特性阻抗的新概念，并联系到实际应用的问题。

2 矩形波导旧特性阻抗的问题矩形波导旧特性阻抗是类比于双线、同轴线引入的，用了总电流的概念，并随意选取电 压电流值。

所得结果为其中，a 为矩形波导宽边长，b 为窄边长，Z o 为波阻抗，C 为某一常数，随定义方式而不同：由宽边中间电压与电流定义时，C =π/2；由功率与宽边中间电压定义时，C = 2；由功率与电流定义时， C =π/8。

这样定义的特性阻抗，有下列问题：(1) 定义量选取的随意性由电压与电流定义特性阻抗时，电压V 取宽边中间电压值或空间均方根值。

这种选取是人为的。

用集总参数的量代表分布参数的量，还有多种乃至无数种选取方式。

定义量选取的2VI WI WV Z Z Z =222⎪⎭⎫ ⎝⎛=b a b c c a 随意性，说明这样定义的特性阻抗不受电磁运动规律的约束，不是某一电磁运动规律的表达。

特性阻抗的专业解释
高速设计中的特性阻抗问题
在高速设计中，可控阻抗板和线路的特性阻抗是最重要和最普遍的问题之一。首先了解一下传输线的定义：传输线由两个具有一定长度的导体组成，一个导体用来发送信号，另一个用来接收信号(切记“回路”取代“地”的概念)。在一个多层板中，每一条线路都是传输线的组成部分，邻近的参考平面可作为第二条线路或回路。一条线路成为“性能良好”传输线的关键是使它的特性阻抗在整个线路中保持恒定。
瞬时阻抗或特性阻抗，对信号传递质量而言非常重要。在传递过程中，如果下一步的阻抗和上一步的阻抗相等，工作可顺利进行，但若阻抗发生变化，那会出现一些问题。
为了达到最佳信号质量，内部连接的设计目标是在信号传递过程中尽量保持阻抗稳定，首先必须保持传输线特性阻抗的稳定，因此，可控阻抗板的生产变得越来越重要。另外，其它的方法如余线长度最短化、末端去除和整线使用，也用来保持信号传递中瞬时阻抗的稳定。
线路板成为“可控阻抗板”的关键是使所有线路的特性阻抗满足一个规定值，通常在25欧姆和70欧姆之间。在多层线路板中，传输线性能良好的关键是使它的特性阻抗在整条线路中保持恒定。
但是，究竟什么是特性阻抗？理解特性阻抗最简单的方法是看信号在传输中碰到了什么。当沿着一条具有同样横截面传输线移动时，这类似图1所示的微波传输。假定把1伏特的电压阶梯波加到这条传输线中，如把1伏特的电池连接到传输线的前端(它位于发送线路和回路之间)，一旦连接，这个电压波信号沿着该线以光速传播，它的速度通常约为6英寸/纳秒。当然，这个信号确实是发送线路和回路之间的电压差，它可以从发送线路的任何一点和回路的相临点来衡量。图2是该电压信号的传输示意图。
从电池的角度看时，如果信号以一种稳定的速度沿着传输线传播，并且传输线具有相同的横截面，那么在0.01纳秒中每前进一步需要相同的电荷量，以产生相同的信号电压。当沿着这条线前进时，会产生同样的瞬时阻抗，这被视为传输线的一种特性，被称为特性阻抗。如果信号在传递过程的每一步的特性阻抗相同，那么该传输线可认为Biblioteka 可控阻抗传输线。 线路的阻抗

什么是电缆的阻抗，什么时候用到它？首先要知道的是某个导体在射频频率下的工作特性和低频下大相径庭。

当导体的长度接近承载信号的1/10波长的时候，good o1风格的电路分析法则就不能在使用了。

这时该轮到电缆阻抗和传输线理论粉墨登场了。

传输线理论中的一个重要的原则是源阻抗必须和负载阻抗相同，以使功率转移达到最大化，并使目的设备端的信号反射最小化。

在现实中这通常意味源阻抗和电缆阻抗相同，而且在电缆终端的接收设备的阻抗也相同。

电缆阻抗是如何定义的？电缆的特性阻抗是电缆中传送波的电场强度和磁场强度之比。

（伏特/米）/（安培/米）=欧姆欧姆定律表明，如果在一对端子上施加电压（E），此电路中测量到电流（I），则可以用下列等式确定阻抗的大小，这个公式总是成立：Z = E / I无论是直流或者是交流的情况下，这个关系都保持成立。

特性阻抗一般写作Z0（Z零）。

如果电缆承载的是射频信号，并非正弦波，Z0还是等于电缆上的电压和导线中的电流比。

所以特性阻抗由下面的公式定义：Z0 = E / I电压和电流是有电缆中的感抗和容抗共同决定的。

所以特性阻抗公式可以被写成后面这个形式：其中R=该导体材质（在直流情况下）一个单位长度的电阻率，欧姆G=单位长度的旁路电导系数（绝缘层的导电系数），欧姆j=只是个符号，指明本项有一个+90'的相位角（虚数）π=3.1416L=单位长度电缆的电感量c=单位长度电缆的电容量注：线圈的感抗等于XL=2πfL，电容的容抗等于XC=1/2πfL。

从公式看出，特性阻抗正比于电缆的感抗和容抗的平方根。

对于电缆一般所使用的绝缘材料来说，和2πfc相比，G微不足道可以忽略。

在低频情况，和R相比2πfL微不足道可以忽略，所以在低频时，可以使用下面的等式：注：原文这里是Zo = sqrt ( R / (j * 2 * pi * f * L))应该是有个笔误。

阻抗不应该是反比于感抗.实际上低频时应该是电阻和容抗占主导地位。

.1特性阻抗特性阻抗也称波阻抗，是电缆的二次参数，它描述了电磁波沿均匀线路传播而没有反射时所遇到的阻抗，即线路终端匹配时，线路内任一点的电压波（U）和电流波（I）的比值。

特性阻抗可以用一个复数表示，当电缆线芯的材料、直径、绝缘形式确定后，特性阻抗只随频率的变化而变化。

特性阻抗Zc为回路上任意点电压波和电流波之比并有R、L、G、C分别为对绞回路的电阻、电感、电导、电容，虚部相位角Φ从零开始到频率f ＝800Hz时接近-45°，然后逐渐接近零。

可以看出传播常数和特性阻抗Zc均与电缆的一次参数R、L、G、C有关，TIA/EIA---568---A规定5类缆的特性阻抗为对于局部网布线系统来说，传输媒介具有稳定的阻抗值是很重要的，否则连接器硬件就会和电缆失配。

从而引起信号反射导致传输效率下降，甚至网络无法工作。

对于高频对称电缆，由于频率增加时，集肤效应增加，使内电感减小，而外电感与频率无关，所以随频率的增加，总电感近似于外电感，式中，为等效介电常数；a为绝缘线心外径；d为导体直径由式子可以看出特性阻抗和导体类型和直径，绝缘的类型和厚度有关，在某种程度上也与线对的绞合性能有关（因等效介电常数εr和绞合有关）。

由于一般的标准中都规定了导体的直径d=24（AWG），而且从实际情况中看来，此d值也是最理想值。

这样从上式看来影响特性阻抗的只有外径（外径可以看成和导线间距α相等）、组合绝缘介质的等效相对介电常数（εr）。

而且，Zc正比于α和λ，反比于εr。

所以只要控制好了α、λ、εr的值，也就能控制好。

在实际中常用输入阻抗Zin来表述电缆的特性阻抗。

其定义式中：Z0为终端开路时的阻抗测量值；Zs为终端短路时的阻抗测量值。

3.2 回波损耗回波损耗是数字电缆产品的一项重要指标，回波损耗合并了两种反射的影响，包括对标称阻抗（如：100Ω）的偏差以及结构影响，用于表征链路或信道的性能。

它是由于电缆长度上特性阻抗的不均匀性引起的，归根到底是由于电缆结构的不均匀性所引起的。

PCB设计中的特性阻抗特性阻抗（Characteristic Impedance）是指传输线上电流和电压之间的比率，表示传输线上电流和电压之间的关系。

在PCB设计中，特性阻抗是十分重要的参数，它直接影响信号传输的性能和可靠性。

本文将详细介绍特性阻抗的概念、计算方法和影响因素。

一、特性阻抗的概念特性阻抗是指传输线上单位长度内阻抗的数值，单位为欧姆（Ω）。

它决定了传输线上电流和电压的比率，即电压波形和电流波形的传输特性。

特性阻抗可以看作是一种参数，表示了传输线在单位长度内能够传输电信号的能力。

特性阻抗可以通过传输线的物理特性和几何参数来确定，主要包括导体厚度、介质相对介电常数、导体间距、信号层到地层的间距等因素。

特性阻抗与线宽、线间距和介质常数、几何形状等有关。

二、特性阻抗的计算方法特性阻抗的计算方法有多种，常用的有理论计算方法和仿真/实测方法。

1.理论计算方法理论计算方法包括微带线计算、同轴线计算和矩形波导计算方法。

其中微带线计算方法是最常用的一种计算特性阻抗的方法，它适用于堆叠结构、分层结构和印制电路板等实际应用。

微带线的特性阻抗可以通过以下公式计算：Z0 = (138 / sqr t(εr + 1.41)) * (ln(5.98H / (0.8W + T)) + 1)其中，Z0为特性阻抗，εr为介质相对介电常数，H为介质厚度，W为导体宽度，T为导体厚度。

2.仿真/实测方法仿真/实测方法是通过使用电磁仿真软件或实验测量等手段来计算特性阻抗。

这种方法更加准确，能够考虑更多的因素，例如边缘效应和电磁耦合。

借助电磁仿真软件，可以通过建立PCB布局和层堆叠的模型来模拟电磁波在传输线上的传播过程，从而得到特性阻抗。

在仿真过程中，需要设置准确的物理材料参数和几何参数，并考虑信号源、负载、阻抗匹配、电磁兼容性等因素。

3.实测方法实测方法是通过使用高频测试器件，例如网络分析仪，来测量特性阻抗。

这种方法可以直接测量PCB上的传输线特性，直观可靠，但需要相应的测试设备和测试技术。