传输线问题
pcb设计常见问题和改善措施
pcb设计常见问题和改善措施PCB设计是电子制造中不可或缺的一环，它直接关系到整个电子产品的稳定性和性能表现。
然而，很多初学者在设计PCB时常常会遇到一些问题。
本文将探讨常见的PCB设计问题及改善措施。
一、布局问题1.过于密集的布局如果布局过于密集，会导致信号串扰（crosstalk）和噪声（noise）的产生。
为了解决这个问题，可以采用分层设计，将多层电路板分为几个逻辑分区。
在每个分区内，则可以使用自己的供电和接地系统。
2.容易混淆的引脚映射在复杂的PCB设计中，引脚映射关系可能会让人感到混乱，容易出错。
这种情况下，我们应该简化引脚映射，并且尽量减少不同部件的互相干扰。
3.热点问题一些元器件非常容易发热，并产生很强的电磁干扰。
这些元器件应该被单独布局，并且应该和其他元器件保持一定的距离。
二、管理问题1.缺乏模块化设计模块化设计可以帮助我们在有需要时，快速更换某个元器件或调整局部电路。
如果缺乏模块化设计，则在维护或更新时需要耗费更多的时间和资金。
模块化设计可以使得整个系统更加灵活和可靠。
2.不合理的基本布局规则设计PCB时，应该遵循一些基本的布局规则。
例如，元器件应该遵循一定的大小和形状，以方便插入和插拔。
又如，元器件的布局和尺寸应该考虑到过孔和贴片的芯片之间的兼容性。
三、电气问题1.传输线匹配问题传输线的匹配非常重要，否则会导致信号的反射和损耗。
设计师应该使用合适的电路板布线工具，并根据电路需求寻找适当的线材。
2.串扰与干扰问题当多根传输线靠近时，它们之间的耦合可能会导致信号干扰。
此时，我们可以分析信号之间的相关性，并使用合适的工具进行干扰分析和排除。
3.接地问题良好的接地系统可以有效地减少噪声和电磁干扰对电子器件的影响。
我们应该确保供地面和接地面的区域大小合适，并且不应忽略单点接地的规则。
综上所述，设计PCB时需要注意的许多问题必须受到严格的重视和更正。
采用科学的设计思路和正确的工具可以帮助我们解决问题，实现PCB优化设计的目标。
无线传输线的三种工作状态
无线传输线的三种工作状态无线传输线是一种用于在无需直接物理连接的情况下进行信息传输的技术。
它广泛应用于无线通信、遥控，无线电视、卫星通信等领域。
无线传输线的工作状态影响着信息传输的效率和稳定性。
下面我们将介绍无线传输线的三种工作状态。
第一种状态是稳定传输状态。
在这种状态下，无线传输线能够以预定的速率稳定地传输信息。
这种状态通常出现在无线网络连接良好、信道干净、干扰较少的情况下。
无线传输线在稳定传输状态下能够确保信息传输的准确性和稳定性，适用于大多数的日常通信需求。
第二种状态是不稳定传输状态。
当无线传输线遇到信道干扰、距离过远或者设备故障等问题时，它的传输状态就会变得不稳定。
在这种状态下，信息传输可能会受到干扰，数据包丢失、延迟增加等问题可能会发生。
要解决这种状态下的问题，通常需要采取一些技术手段，如增加信号功率、优化天线布局、使用频谱分集技术等。
第三种状态是断开连接状态。
在某些情况下，无线传输线可能由于信号丢失、设备故障或者其他原因而完全断开连接。
在这种状态下，信息无法正常传输，通信双方需要重新建立连接才能进行通信。
断开连接状态对信息传输造成了严重的影响，因此在实际应用中需要采取一些手段来降低发生这种状态的概率，如使用多路径传输技术、增加冗余传输等。
无线传输线的工作状态对信息传输的质量有着重要的影响。
只有在稳定的传输状态下，无线传输线才能发挥其最佳的传输性能。
在实际应用中，需要采取一些技术措施来减少不稳定传输状态的发生，并及时处理断开连接状态，以确保信息传输的稳定和可靠。
传输线平衡非平衡转换
传输线平衡非平衡转换
传输线平衡与非平衡转换是指将信号在平衡和非平衡之间进行转换的过程。
传输线平衡是一种传输信号的方式，其中使用了两条相互平衡的导线，即正和负极性的信号通过两条导线传输，这样可以有效地抵消外部干扰，提高信号传输的质量和稳定性。
而非平衡传输线则只使用一条导线来传输信号，信号以正极性的方式传输。
非平衡传输线相对于平衡传输线来说，受到外部干扰的影响较大，信号传输的质量会有所降低。
在某些情况下，需要将平衡信号转换为非平衡信号，或者将非平衡信号转换为平衡信号。
这可以通过使用转换器或转换电路来实现。
转换平衡信号为非平衡信号时，通常会将平衡信号的两条导线中的一条连接到地线，使其成为单端信号输出。
转换非平衡信号为平衡信号时，会使用差分放大器等电路，将单端信号转换为平衡信号。
传输线平衡与非平衡转换在音频、视频和数据传输等领域中广泛应用。
通过选择合适的转换器和转换电路，可以根据实际需求进行信号传输方式的转换，以确保信号传输的质量和稳定性。
RS485注意事项
RS485注意事项1．总线长度和连接设备数量问题一般的RS485标准接口允许连接32个设备(1个主站和31个从站)，总线最大长度可达1000米。
但这主要取决于设备内接口芯片的驱动能力(“RS”即“Recommend Standard”，推荐标准)。
如果接口芯片的驱动能力足够大，可以超出这个限制，Modbus协议支持多达247个站点。
如采用公用电话网或无线方式通讯时，Modbus总线事实上是一对一连接，也可以突破标准限制。
相反的情况，如Micro PLC的编程端口也支持Modbus，但只允许连接8个设备和10米总线长度，超出这个限制时，必须通过加装总线隔离盒(如TSXPACC01)达到标准接口的指标。
2．传输线连接问题RS485一般采用屏蔽双绞线作为传输线以总线拓扑或串行方式连接，需注意三点：a. 将屏蔽层连接到独立的系统信号接地线上，切不可连接到电源系统的保护接地线上。
如没有信号接地线，屏蔽层可以暂时悬浮。
b. 用一根低阻线将两个接口的信号公共端(0V)互连，使接口间共模干扰电压被短路，有效地抑制电磁干扰。
这根线可以是屏蔽层。
c. 在传输总线的始端和末端都并接终端电阻，否则信号将在传输线末端产生反射产生错误。
阻值一般取120Ω的电阻(大多数双绞线电缆的特性阻抗在100~120Ω)。
也可以采取RC匹配方式，即在终端电阻上再串联一只电容，这样可以隔断直流成分以节省大部分功率。
电容的取值需要在功耗和匹配质量间进行折衷，典型值是1μF。
第四节 RS422和RS485应用注意要点一、RS422和RS485的连接RS422和RS485总线连接的原则是构建一条单一、连续的信号通道作为总线。
采用一条双绞线(干线)，把各个节点串接起来，从总线到每个节点的引出线(支线)应尽量短，以使引出线中的反射信号对总线的影响最低。
图1-8是实际应用中常见的一些错误连接方式(a 、c 、e) 和正确连接方式(b 、d 、f)。
a 、c 、e 这三种连接方式在短距离、低速率条件下仍可能正常工作，但随着通讯距离的延长或通讯速率的提高，其不良影响会越来越严重，主要原因是信号在各支路末端反射后会与原信号叠加，造成信号质量下降。
微带传输线的阻抗匹配问题
微带传输线的阻抗匹配问题微带传输线的匹配问题串联匹配Rs 为驱动端的输出电阻（电阻值很小）；Z0为传输线特征阻抗；负载端输入电阻很大，近似开路。
为了达到电阻匹配，在驱动端串联电阻R ，使Rs ＋R ＝Z0（电阻串联匹配）当驱动端有一个从5V 降到1V 的脉冲时（具体多大电压不重要），在信号从负载端反射回驱动端之前，驱动端的压降只有2V ，（5－1）/2，相当是Rs ＋R 和Z0分压（如图下部），就是搞不懂为什么会分压，Z0怎么就接地了呢？请教，谢谢！传输线是一对导线组成的，包括信号传播路径和返回路径（即“地”）。
特征阻抗是指传播路径和返回路径之间的等效电阻。
只要信号没达到终端，在任何时刻，在传输线上的任意点，信号都会“感受”到该等效电阻，因为传输线上任意点都要给该点以后的传输线提供能量。
我认为传输线的特征阻抗并不是表示一个串联在源端和终端之间的一个电阻，应该认为在源端看来，它是一个阻值为Z0的到地的一个电阻。
从理想传输线模型（大概是这样，具体忘了，可能有不少问题）可以看到这一点。
信号从源端入射，不断地给分布电容、分布电感提供能量，从左到右建立电磁场，直到信号传送到终端。
并联匹配上面我说的只是源端的情况。
下面说说终端的情况。
信号传到终端时，根据负载的不同，情况不同。
当负载阻抗等于特征阻抗时，信号被负载完全吸收，不会发生反射；当负载阻抗大于特征阻抗时，会有一个电压为正的反射信号，一种典型情况是终端开路，这时反射电压等于入射电压，即全反射；负载阻抗大于特征阻抗时，会有一个电压为负的反射信号，一种典型情况是终端短路，这时反射电压等于负的入射电压。
反射电压和入射电压会在终端叠加，所以当终端负载阻抗很大时，会有信号过冲。
为了抑制信号的反射，需要做阻抗匹配。
所谓的阻抗匹配，就是使得传输线的终端负载等于特征阻抗。
匹配有两种方法：1. 源端串联匹配方法。
这种匹配方法实际上是在传输线上入射一半的信号电压，当信号传到终端时，由于负载阻抗非常大，近似于开路，信号在终端发生全反射，反射电压加上入射电压就等于信号原来的电压了。
传输线理论期末总结
传输线理论期末总结一、引言传输线理论是电磁场理论在电磁波传输中的应用，是电路理论与电磁场理论的结合。
传输线理论应用广泛，主要用于信号传输、功率传输、阻抗匹配等领域。
本篇总结将对传输线理论的基本原理、参数、特性等进行概述，以及在实际应用中的一些注意事项。
二、传输线的基本原理1. 传输线的基本结构传输线是由两个导体构成的均匀、无损耗的线路，通常是平行的。
传输线可以是平面的，也可以是三维的。
常见的传输线有两线制传输线（两根导线）、同轴线（内外两层金属导体）、微带线（介质模块和一侧有金属层）、光纤（传输光信号）等。
2. 传输线的特性阻抗传输线中的特性阻抗是指在线路的某一截面上，正向行波与反向行波之间的电压与电流之比。
特性阻抗是传输线的一个重要参数，对信号的传输和匹配等有重要影响。
常见的传输线有50欧姆的同轴线和75欧姆的同轴线。
3. 传输线的传输方程传输线的传输方程是描述传输线上电压和电流关系的微分方程。
根据传输线的结构和电磁学原理可以推导出不同类型传输线的传输方程。
传输方程可以由麦克斯韦方程组推导出来。
4. 传输线的传输特性传输线的传输特性是指传输线上电压、电流、功率等参数随时间和空间变化的规律。
传输特性包括传输速度、传播损耗、幅度响应、相位延迟等。
传输线的特性决定了信号在传输线上的传播过程和传输质量。
三、传输线参数的计算与分析1. 传输线的参数传输线的参数包括电感、电容、电阻和导纳。
这些参数在传输线建模和分析中起着重要作用。
电感和电容决定了传输线的频率响应和传输速度，电阻决定了传输线的传输损耗，导纳决定了传输线的阻抗匹配特性。
2. 传输线参数的计算传输线参数可以通过传输线的几何结构、介质材料和频率等因素计算得到。
例如，同轴线的电感和电容可以通过导体几何尺寸和介质材料的电学常数计算得到。
微带线的参数可以通过线宽、线距和介质材料等参数计算得到。
3. 传输线参数的分析传输线参数的分析可以用于评估传输线的性能和优化设计。
均匀传输线例题
1 Z ins j j arctan l Z ino
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•
1 j103 0.628 rad/m arctan 1.5 j54.6
结论 通过测量一段无损耗传输线在终端短
路和开路情况下的入端阻抗，可以计算出该传输 线的特性阻抗和传播常数。
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• 4. 均匀传输线上的行波 U ( x) A1e x A2e x U e x U e x I ( x) A1 e x A2 e x I e x I e x ZC ZC
短路和开路时分别测得入端阻抗 Z is j103Ω Z i 0 j54.6Ω 试求该传输线的ZC和传播常数。 2π 2π Z i 0 jZ C cot l 解 Z is jZ C tan l λ
Zi 0 Zis Z C
2
Z is Zi 0 (tan
2π
l)
2
ZC Zi 0 Zis j103 ( j54.6) 75 Ω
180 10 12 C0 1.8pF 100
27.72 10 6 L0 0.2772 H 100
1 8 1.416 10 m/s L0C0 3 2π 100 10 3 4.439 10 rad/m 8 1.416 10
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•
考察u+和i+
u x, t 2 U e ax cos t x U ax i 2 e cos t x z ZC
特点
① 传输线上电压和电流既是时间t的函数，又是空间 位置x的函数，任一点的电压和电流随时间作正 弦变化。
传输线阻抗计算
传输线阻抗计算公式是计算传输线的输入阻抗的重要公式，被广泛应用于RF系统中求解阻抗匹配问题。
其最终形式如下：
Z_{in}=Z_0⋅\frac {Z_L+jZ_0 {\tan }beta l}{Z_0+jZ_L {\tan }\beta l}
在这个公式中，β=2π/λ，λ为在传输线上传播的信号波长，l为传输线的长度。
该公式假设一个正弦信号V_0^+e^ {-jβz} 从z<0 入射到这个由传输线和负载构成的RF系统中。
值得注意的是，特性阻抗是描述传输线基本特性的一个重要参数，它是由传输线的分布电容、电感和电阻共同决定的。
在进行阻抗计算时，需要考虑信号完整性，即PCB的信号线的特性阻抗必须与头尾元件的“电子阻抗”匹配。
当传输线长度大于等于信号上升时间的三分之一时，信号可能会发生反射，此时必须考虑特性阻抗。
滤波器设计中的误差和校正方法
滤波器设计中的误差和校正方法在滤波器设计中，误差是一个不可避免的问题，它会对滤波器的性能和输出产生影响。
因此，了解不同类型的误差并采取相应的校正方法是非常重要的。
本文将介绍滤波器设计中常见的误差类型和相应的校正方法，以帮助读者更好地了解滤波器设计中的误差问题。
一、传输线误差及校正方法传输线误差是由于传输线的非理想性质而导致的滤波器性能下降。
传输线的特性阻抗和长度的不一致性、信号衰减以及不均匀的相位响应都可能引起传输线误差。
对于这种类型的误差，有几种常见的校正方法可供选择。
首先，一种常用的方法是采用特殊的传输线设计，例如使用微带线或者同轴电缆。
这些设计能够减小传输线误差并提升滤波器的性能。
另外，使用定制的传输线匹配网络也可以有效地校正传输线误差。
此外，传输线误差的校正也可以通过在滤波器输入和输出处添加阻抗匹配电路来实现。
这些匹配电路可以抵消传输线的阻抗不一致性，从而降低传输线误差对滤波器性能的影响。
二、组件误差及校正方法同样，组件误差也是滤波器设计中常见的问题。
电感、电容和电阻等元器件的非理想特性会导致滤波器性能的降低。
为了校正组件误差，可以采取以下几种方法。
首先，可以通过筛选和匹配元器件来减小组件误差。
选择具有更好性能的元器件并确保它们之间的匹配度可以提高滤波器的总体性能。
此外，可以使用补偿电路来对组件误差进行校正，以改善滤波器的性能。
此外，校准技术也可以用于校正组建误差。
通过测量滤波器的传输函数和幅频响应，并将其与理想响应进行比较，可以计算出组件误差，并相应地校正滤波器。
这种方法需要精确的测量仪器和计算能力，但可以实现准确的校正效果。
三、非线性误差及校正方法在滤波器设计中，非线性误差也是一个重要的问题。
非线性误差会导致滤波器的输出产生非期望的谐波和失真。
为了校正非线性误差，可以采用以下方法。
首先，可以采用线性度更好的元器件来减小非线性误差。
选择具有更低非线性度的元器件可以改善滤波器的总体线性度，从而减小非线性误差。
长线传输与接地技术专题
1.长线传输干扰与抑制方法 2.接地技术
1.长线传输干扰与抑制方法
（1）长线传输干扰 ① 长线的“长”是相对的：取决于集成电路 的运算速度（速度越快，绝对长度越短）。 ②信号在长线中传输遇到三个问题：
一是长线传输易受到外界干扰， 二是具有信号延时， 三是高速度变化的信号在长线中传输时， 还会出现波反射现象。
(4) 为了提高计算机的抗干扰能力，将主机外壳作为屏蔽罩接地。
而把机内器件架与外壳绝缘，绝缘电阻大于50MΩ，即机内信 号地浮空这种方法安全可靠，抗干扰能力强，但制造工艺复杂， 一旦绝缘电阻降低就会引入干扰。 (5)
在计算机网络系统中，多台计算机之间相互通信，资源共享。 如果接地不合理，将使整个网络系统无法正常工作。近距离的 几台计算机安装在同一机房内，可采用多机一点接地方法。对 于远距离的计算机网络，多台计算机之间的数据通信，通过隔 离的办法把地分开。
电子设备的“地”通常有两种含义：一种是“大地”（安全 地），另一种是“系统基准地”（信号地）。
“接大地”就是以地球的电位为基准，并以大地作为零电位， 把电子设备的金属外壳、电路基准点与大地相连接。
接地就是指在系统与某个电位基准面之间建立低阻的导电通路。 前者是为了保证人身安全、设备安全而设置的地线； 后者是为了保证电路正确工作所设置的地线，造成电路干扰现 象的主要是信号地。 在进行电磁兼容问题分析时，对地线使用下面的定义：“地线 是信号电流流回信号源的地阻抗路径。”
在1至10MHz之间，如果用单点接地时，其地线长度不得超 过波长的1/20，否则应使用多点接地。
单点接地的目的是避免形成地环路，地环路产生的电流会引 入到信号回路内引起干扰。
地环路产生的原因：地环路干扰发生在通过较长电 缆连接的相距较远的设备之间，其产生的内在原因是设 备之间的地线电位差，地线电压导致了地环路电流，由 于电路的非平衡性，地环路电流导致对电路造成影响的 差模干扰电压。
传输线阻抗计算公式
传输线阻抗计算公式传输线是一种用于传输高频信号的导线或导缆，通常用于电信、无线通信、计算机网络等领域。
在传输线中，阻抗是一个重要的参数，决定了信号的传输特性和匹配性能。
本文将介绍传输线阻抗的计算公式及其相关参考内容。
传输线阻抗是指传输线上单位长度的阻抗，通常用欧姆/米（Ω/m）来表示。
计算传输线阻抗的公式有多种，常用的有以下几种：1. 电感型传输线的阻抗计算公式：Z = √(L/C)其中，Z为传输线的阻抗，L为单位长度电感，C为单位长度电容。
2. 电阻型传输线的阻抗计算公式：Z = √(R/jωC)其中，Z为传输线的阻抗，R为单位长度电阻，C为单位长度电容，ω为角频率。
3. 电感-电阻型传输线的阻抗计算公式：Z = √((R+jωL)/(G+jωC))其中，Z为传输线的阻抗，R为单位长度电阻，L为单位长度电感，G为单位长度电导，C为单位长度电容，ω为角频率。
以上是常用的传输线阻抗计算公式。
在实际计算中，还需要考虑传输线的物理尺寸、材料特性等因素。
为了更准确地计算传输线的阻抗，可以参考一些相关的手册、书籍和论文。
1. "Microwave Engineering"（作者：David M. Pozar）这本书是一本广泛应用于大学本科和研究生教学的微波工程教材。
其中包含了关于传输线阻抗计算的详细介绍和公式推导。
2. "Transmission Line Design Handbook"（作者：Brian C. Wadell）这本手册是一本关于传输线设计的权威参考书籍，包含了广泛的传输线设计问题和解决方法，其中也包括了传输线阻抗计算的相关内容。
3. "Electrical Engineering: Principles and Applications"（作者：Allan R. Hambley）这本书是一本通用的电气工程教材，包含了传输线理论和设计的基础知识，也包括了传输线阻抗计算公式的介绍。
通信传输中信号衰减的原因及解决措施
通信传输中信号衰减的原因及解决措施信号衰减是指信号在传输过程中逐渐减弱的现象。
在通信传输中，信号衰减是一个常见的问题，它会影响通信质量，甚至影响到通信系统的正常运行。
那么，信号衰减的原因是什么？在通信传输中该如何解决信号衰减的问题呢？以下是本文的详细介绍。
一、信号衰减的原因1.传输线本身的损耗：传输线的导体存在着一定的电阻、电感和电容，其中电阻是导致信号衰减的主要原因。
2.距离过长：信号的传输过程中会消耗一定的能量，随着传输距离的增加，能量的损失也会增加，导致信号的衰减。
3.信号的频率：在传输过程中，高频信号的衰减比低频信号的衰减要大。
4.环境干扰：在传输线路的周围存在着各种各样的电磁波干扰信号，这些干扰信号也会导致信号衰减。
二、解决措施1.增加信号的传输功率：通过增加传输功率可以弥补信号衰减，但这样会增加电能的消耗，需要在实际应用中进行权衡。
2.使用低衰减的传输线：在设计传输线路时，可以选择低衰减的传输线，减少过长距离和频率高的信号衰减。
3.增加信号的带宽：增大信号的带宽可以使信号的能量分布更广，这样可以减少信号在某一频率上的衰减。
4.使用信号放大器：在传输线路中加入信号放大器，在信号传输中对信号进行放大，以减少信号衰减效应。
5.减小环境干扰：在传输线路周围使用屏蔽材料，以减少环境干扰的影响；同时也可以减少传输线路的干扰发射，以减小相互干扰的影响。
总结在通信传输中，信号衰减是一个不可避免的问题，需要在设计中进行权衡，在传输过程中增加传输功率、选择低衰减的传输线、增加信号的带宽、使用信号放大器等方法来减少信号衰减。
同时减小环境干扰、减少干扰发射等方面也是解决信号衰减问题的重要措施。
信号传输线中的特性阻抗问题
信号传输线中的特性阻抗问题2010-08-27 15:46 peng0799011|分类：工程技术科学|浏览1863次电阻为300欧姆的信号源通过特性阻抗为300欧姆传输线向75欧姆的电阻性负载供电，为达到匹配目的，在传输性与负载间插入一段长度为λ/4的无损传输线，该线的特性阻抗应该为多少。
请提供详明的说明计算过程。
分享到：向左转|向右转终端短路的无损传输线的长度为波长的下列哪项数值时，其入端阻抗的的绝对值不等于2012-08-27 15:13 我是小铃铃|分类：工程技术科学|浏览1001次特性阻抗？为什么啊？A1/8 B 3/8 C 1/2 D 5/8答案为C对于一特征阻抗为Z0的传输线，终端接负载阻抗为ZL时，在长度为L处的输入阻抗为Zin(L)有：Zin(L)=Z0*(ZL+jZ0*tan(L))/(Z0+jZL*tan(L))由题意，负载阻抗ZL=0（Ohm)，则Zin(L) = jZ0*tan(L)，输入阻抗的绝对值|Zin|=Z0*tan(L)当L等于1/8，3/8，5/8波长时，对应相角为45,135,225度，|tan(L)|=1，|Zin|=Z0。
当L等于1/2波长时，对应相角为180度，|tan(L)|=0，|Zin|=0。
如题，52. 系统如图所示，原来出线1的断路器容量是按一台发电机考虑的，现在又装设一台同样的发电机，电抗器Rx应选择___欧姆，使f点发生三相短路时，短路容量不变。
（A）0.10Ω（B）0.2205Ω（C）0.20Ω（D）0.441Ω解：选B。
53. 系统如图所示，系统中各元件在同一基准功率下的标幺值电抗：G：，（Y接线，中性点接地），；T：''(2)0.05dxx==(0)0.1x=''21.1E=0.05Tx=，/1Y Δ−接法，中性点接地电抗；负荷的等值标幺值电抗：0.05/3px=0.9Dx （Y接线）。
则当图示f点发生A相接地短路时，发电机母线处的A相电压是：（A）0.9315（B）0.94（C）1.0194（D）1.0231解：选A。
工程师头疼的差分线传输线长度差问题
编号：__________工程师头疼的差分线传输线长度差问题（最新版）编制人：__________________审核人：__________________审批人：__________________编制单位：__________________编制时间：____年____月____日问题的由来一台设备在输入HDMI信号时测试辐射特性，主要是HDMI的CLK频率及其倍频的辐射强度易超标，有时换一条HDMI线缆或者换一台作为信源的PC后，被测机器的测试结果也会有数dB甚至十多dB的变化，一时让很多硬件工程师头疼不已。
问题的分析造成HDMI辐射超标的原因有多种可能，就不一一分析了，这里只重点谈谈与差分线传输线长度差有关的问题。
理想情况下，差分信号是正负对称的，其共模份量为零或者只有直流份量，如图1所示。
如果差分线的正负传输线长度不等，造成传输时间不一致，实际上就是信号在时间轴上的不对称，在终端负载电阻上就能观察到图2所示的波形。
显然此时的正负波形不能严格对称，差分电路中的正负电流无法抵消，于是其电源中就有共模电流份量在流动。
研究过EMI的人都知道，共模辐射是难对付的。
差分信号转共模信号的现象，在李玉山教授翻译的Bogatin的《信号完整性》一书中第11.15章和11.16章中对此有详细的解释。
书中给出的指导原则是差分线的长度偏差必须在上升沿空间拓展的20%以内，如果上升时间是100ps，那么长度差应该控制在100mil以内（以FR4材质的PCB为例），否则会引起EMI问题。
用实验来验证让我们先用实验来验证一下上面的分析，看看能否能证实这个推断。
实际测量一下差分信号，如图3所示，图中下面一条图形为共模电压份量，很明显在波形正负边沿交叉的时候的确有脉冲输出。
10条HDMI线，使用网络分析仪测试了每条线的CLK差分线的时延差，因为时延差直接反映了正负传输线的长度差，10条线的时延差中所示。
接下来，分别选两台EMI测量用PC作为HDMI信源，接上负载，然后测量每条线所产生的共模电压的峰峰值，将它们绘制在中。
传输线波动方程及其解
U (z) Ul IlZc e j z 表示传输线上任意位置z处的反射波电压
2
U (0) Ul IlZc
表示传输线上终端负载处z=0的入射波电压
2
U (0) Ul IlZc 2
表示传输线上终端负载处z=0的反射波电压
则U(z)可表示为
U (z) U (z) U (z) U (0)e j z U (0)e j z (1-34)
U2 LI 2
即：
U1 I1
L ；
L C
U2 L L
I2
C
由此可以看出，待定常数 U、I不是孤立的，已知一个可以求出另一个。
因此式(1-23)和式(1-24)可写为：
U (z) U1e j z U 2e j z U (z) U (z)
I (z) U1 e j z U 2 e j z I (z) I (z)
2. 已知传输线始端电压和电流时的表示式
注意：同样，坐标原点取在线的始端（信号源处），坐标用d表示.
上一节得到的电压电流表达式:
U (z) U 1e j z U 2e j z U (z) U (z) (1-29)
I (z) U1 e j z U 2 e j z I (z) I (z)
则始端电压和电流Zc可写为: Zc
解
方
U (0) U 1 U 2 U0
程 组
1
得
I (0)
Zc
(U
1U 2 ) I0
第25页/共31页
(1-30)
U
1
1 2
(U 0
I0Zc
)
U
2
1 2
(U 0
I0Zc )
1.2.4 均匀无耗传输线的边界条件
无限长理想传输线上电压和电流的传播规律
无限长理想传输线上电压和电流的传播规律物理与电信工程学院 物理学3班 尹振权 20082301094引言：变换是数学物理中重要的思想之一，他基于一种对称性原理。
对于同一个问题，我们可以在不同的曲线坐标系中去研究。
当然我们要选择在该坐标下问题的微分方程最简单或最容易求解的方法，当我们求得解后在返回原来的坐标系。
行波法就是其中的一种方法。
问题模型： 设有一根无限长的理想传输线，通过高频交流电。
若初始电压分布为kx cos ，初始电流分布为kx cos （这里L 为自感、C 分布电容），试球线路上电压v 和电流i 的传播规律。
解：由题意得，传输线方程为 02=-xx tt v a v 式中LC1 =2a 初始条件为v=t =kx cos =()x ϕ()()x kx ak kx k xi tv t ψ==⎪⎭⎫ ⎝⎛=∂∂∂∂==sin sin LC C 1C1=0t 0－－－由达朗贝尔公式得()()()[]()at x k kat kx kat kx d k ak a at x k at x k t x v atx atx -=+=+-++=⎰+-cos sin sin cos cos sin 21cos cos 21,ξξ再求电流i 的传播规律，即求解下列初值问题：C 1a ,0222222L x i a t i ==∂∂-∂∂式中,c o s LCkx it ==kx LkLxv ti t t sin 10=-=∂∂∂∂== 再由达朗贝尔公式得()()()()()at x k kat kx kat kx kxdx L k a at x k at x k t x i at x at x -=+=+⎥⎦⎤⎢⎣⎡-++=⎰+-cos LC sin sin cos cos L Csin 21cos L Ccos L C 21,结论：电流与电压的变化规律都与余弦函数图形相似，但是这个函数也与x 有关，图形的大小也会改变。
传输线特征阻抗
传输线特征阻抗传输线特征阻抗是指电缆或导线对于传输信号的电阻、电感和电容的总和，通常用单位长度的欧姆数表示。
在高速数字信号传输中，传输线特征阻抗的匹配是非常重要的，因为它可以确保信号的正确传输，并最大化信号的带宽。
一、传输线特征阻抗概述1.1 什么是传输线特征阻抗？1.2 为什么需要考虑传输线特征阻抗？1.3 如何计算传输线特征阻抗？二、影响传输线特征阻抗的因素2.1 电缆材料2.2 电缆几何形状2.3 电缆屏蔽2.4 环境温度三、匹配传输线特征阻抗的方法3.1 使用适当的连接器和接头3.2 使用合适的终端接口3.3 使用合适的终端负载四、应用实例分析：高速数字信号传输中的匹配问题4.1 高速差分信号传输中如何匹配传输线特征阻抗？4.2 如何避免反射和串扰？五、传输线特征阻抗的测试5.1 传输线特征阻抗的测试方法5.2 测试结果分析和处理六、总结与展望6.1 总结传输线特征阻抗的重要性和影响因素6.2 展望未来传输线特征阻抗匹配技术的发展趋势一、传输线特征阻抗概述1.1 什么是传输线特征阻抗？传输线是指用于在电路中传送信号的导体，如电缆、微带电路和同轴电缆等。
当信号通过导体时，它会遇到导体内部的电阻、电感和电容等参数，这些参数会影响信号的传播速度和衰减。
因此，我们需要一个参数来描述导体对于信号的总体影响，这个参数就是传输线特征阻抗。
传输线特征阻抗通常用单位长度（米或英尺）的欧姆数表示。
例如，在50欧姆同轴电缆中，每米长度内有50欧姆的特征阻抗。
1.2 为什么需要考虑传输线特征阻抗？在高速数字信号传输中，如果信号源与负载之间没有匹配的传输线特征阻抗，信号就会反射回源端并产生干扰。
这种干扰会导致信号失真、时钟抖动和误码率增加等问题。
因此，匹配传输线特征阻抗是确保信号正确传输的关键。
此外，传输线特征阻抗还可以最大化信号的带宽，并减小信号衰减和串扰等问题。
因此，在设计高速数字电路时，必须考虑匹配传输线特征阻抗。
电路中的传输线和信号传输
电路中的传输线和信号传输电路中的传输线和信号传输是现代通信和电子系统中至关重要的一部分。
在高频和高速信号传输中，传输线的特性决定了信号的传输质量和效率。
本文将从理论和实践的角度介绍电路中的传输线和信号传输的相关知识。
一、传输线的基本概念和原理传输线是一条导线或导体的组合，用于将电能或信号从发生器传输到负载。
它由两个导体或导体之间的媒质组成，如电缆、微带线或同轴电缆。
传输线的主要作用是传输信号而不产生反射和损耗。
传输线的传输特性主要包括阻抗、传输速度和损耗。
阻抗是传输线对信号的阻碍程度，直接影响信号传输的稳定性和准确性。
传输速度指的是信号的传输速率，它由传输线的电气长度和信号的传播速度决定。
损耗表示信号在传输过程中的能量损失，会导致信号衰减和失真。
二、传输线的模型和参数为了更好地理解传输线的特性和行为，我们可以使用传输线模型进行分析和建模。
传输线模型通常由电容、电感和电阻等元器件组成。
其中，电容代表线路之间的绝缘，电感代表线路之间的互感耦合，电阻代表线路的电阻和导体的电阻。
传输线的主要参数包括电阻、电抗、电导和电容等。
电阻是传输线对电流的阻碍程度，电抗是传输线对电感和电容的阻碍程度，电导表示传输线的导电能力，电容表示传输线的存储能力。
这些参数会直接影响传输线的传输速度和传输质量。
三、信号传输中的失真和补偿技术在信号传输过程中，由于传输线的存在，可能会出现信号失真和衰减的问题。
主要的信号失真包括传输延迟、幅度失真和波形失真等。
幅度失真是指信号的幅度在传输过程中发生变化，波形失真是指信号的波形形状发生变化。
针对这些问题，有一些补偿技术可以用来提高信号的传输质量。
其中包括预加重技术、均衡技术、时钟恢复技术和串扰消除技术等。
预加重技术可以通过增加高频成分来提高信号质量，均衡技术可以校正信号的失真，时钟恢复技术可以恢复信号的时钟节拍，串扰消除技术可以消除传输线之间的相互干扰。
四、传输线的应用领域传输线和信号传输在许多领域都有着广泛的应用，包括通信系统、计算机网络、无线通信、雷达和卫星通信等。
总复习传输线方程及其解
04 传输线方程的应用
长线理论
1 2
描述长距离信号传输的特性
长线理论主要研究长距离信号传输过程中信号的 衰减、延迟和畸变等特性，为通信系统设计提供 理论基础。
传输线方程的推导
基于电磁场理论和分布参数电路理论，推导出传 输线方程，用于描述传输线上电压和电流的分布。
3
传输线参数的确定
通过测量传输线的阻抗、电感和电容等参数，可 以进一步分析信号在传输线上的传播特性。
法等。
时变传输线方程
要点一
总结词
时变传输线方程考虑了时间变量的影响，能够描述传输线 参数随时间变化的动态过程。
要点二
详细描述
时变传输线方程是在传统的传输线方程基础上引入时间变 量，以描述传输线参数随时间变化的动态过程。这种动态 过程可能是由于环境因素、温度变化或机械振动等因素引 起的。求解时变传输线方程需要采用数值方法，如有限差 分法、有限元法等，同时还需要考虑时间步长的选择和稳 定性问题。
有限元法
总结词
有限元法是一种基于变分原理的数值求解偏 微分方程的方法，通过将连续的空间离散化 为有限个小的单元，将偏微分方程转化为有 限元方程进行求解。
详细描述
有限元法的核心是将连续的空间离散化为有 限个小的单元，每个单元选择一个基函数进 行近似，通过变分原理将原方程转化为有限 元方程。在传输线方程的求解中，有限元法 可以用来求解二维或三维波动方程，得到离
有限差分法
总结词
有限差分法是一种数值求解偏微分方程的方 法，通过将连续的空间离散化，用差分近似 代替微分，将偏微分方程转化为差分方程进 行求解。
详细描述
有限差分法的核心是将偏微分方程中的微分 项用离散的差分近似表示，从而将原方程转 化为离散的差分方程。在传输线方程的求解 中，有限差分法可以用来求解一维波动方程， 得到离散化的解。
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传输线在高频信号下的数学建模
一、传统概念下，常用的传输线类型有：双线传输线，同轴线，微带线三种。
双线传输线应用：双线传输线在高频率时会大量辐射电磁波，造成能量损失，所以不适用高频信号（电压，电流）传播。
另外在低频时，当传输线长度与信号波长可以比拟时，也要考虑其分布式电路特性。
同轴线：同轴线主要应用于高频信号传输。
其结构形式可以有效避免辐射带来的损耗。
微带线：微带线用于印刷电路板的信号传输。
双线传输线
同轴线
微带线
二、传输线的分布参数等效电路
射频理论中指出: 当信号波长与电路分立元件的几何尺寸相比拟时（一段传输线可以等效为一个独立的电路元件），电流和电压不再保持空间不变，需看成传输的波来处理。
这时，基尔霍夫定律不再适用整个宏观的电路分析。
此时，我们采取的补救措施为，将整个电路分割成较小线段，每个线段包含相关的电特性（电阻，电感，电容），但是小的线段中遵循基尔霍夫定律，这样就引入了传输线的分布特性，可以对整个宏观电路进行分析。
传输线的等效电路为：
传输线等效电路
整个宏观传输线可以等效为无穷多个上述电路组成，此电路中满足基尔霍夫定律。
电路中，电容两端电流为：dU I C dt =，电感两端电压为dI U L dt =， 传输线上的电压，电流是关于z 和t 的函数，这样可以列出每段等效电路的KCL ，KVL 方程：
(,)(,)(,)(,)0I z t R zI z t L z
U z z t U z t t
∂∆+∆++∆-=∂ (,)(,)(,)(,)0U z t G zU z t C z I z z t I z t t
∂∆+∆++∆-=∂ 其中(,)(,)(,)((,)**)I z t U z z t U z t I z t R z L t
∂+∆=-∆+∂ (,)(,)(,)*(,)***U z z t I z z t I z t G U z z t dz C dz t ∂+∆+∆=-+∆-∂ 整理后，可得：
(,)(,)(,)0I z t U z t RI z t L
t z
∂∂++=∂∂（1） (,)(,)(,)0I z t U z t GU z t C z t ∂∂++=∂∂（2） 上述两方程即为均匀传输线方程。
需要指出的是，此方程组是在时域内建立起来的。
若电压电流的时间关系为简谐的，即：
(,)()j t U z t U z e ω=
(,)()j t I z t I z e ω=
则等效电路段的电压电流方程可以表示为：
()()()**()U z z U z R j L z I z ω+∆-=-+∆
()()()**()I z z I z G j C z U z z ω+∆-=-+∆+∆
上述方程变换可得：
()()()*()U z z U z R j L I z z
ω+∆-=-+∆
()()()*()I z z I z G j C U z z z
ω+∆-=-++∆∆ 令0z ∆→可得：
()()*()dU z R j L I z dz
ω=-+（3） ()()*()dI z G j C U z dz
ω=-+（4） 这也是传输线方程，经过整理可得电报方程：
22()()*()*()0d U z R j L G j C U z dz
ωω-++=22
()()*()*()0d I z R j L G j C I z dz ωω-++= 式（1）（2）（3）（4）均为严格意义上的传输线方程。
目前处理互联系统的方法为，将传输线与集总参数元件混合后处理，也就是将传输线上等效的电阻电容与实际情况中的电阻电容放在一起处理，这样的电路论文中也成为传输线。
按照这个规则分析，可以产生二阶甚至更高阶的传输线电路。
例如将传输线每个等效小电路中加入一个实际电容，这样就构成了二阶传输线系统：
图中的传输线即为二阶传输线。