我们每天都听到用到传输线，那么什么是传输线呢？一条同轴线缆是传输线，多层PCB板中带参考平面的PCB走线是传输线，我们可以理解为，传输线由任意两个具有长度的导体组成。

接下来我们会看到，一条传输线用来将信号从一点传输到另一点，下图说明了传输线的一般结构，为了区分两个导体，我们将一条作为信号路径，另一条作为返回路径。

作为一个新的理想电路元件，传输线和其他理想元件如电阻、电容和电感具有非常不同的特性，传输线具有两个非常重要的参数：特性阻抗和延时。信号与理想传输线的交互方式和其他三种理想元件是完全不同的。尽管在某些情况下我们可以使用电感和电容的组合来近似理想传输线的电气特性，但与 LC 近似相比，理想传输线的行为与真实互连的实际测量行为更准确地匹配，带宽也更高。

1. 忘掉“地”这个字

在电路中，和其他节点相比，地代表着最低的电压，将地作为参考点，电路上其他点都是高电压。在信号完整性设计中遇到麻烦的最常见方式之一是过度使用术语接地。养成称其他导体为返回路径的习惯要健康得多。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造成的。如果我们始终意识到另一条路径作为信号电流的返回路径起着重要作用，那么我们在设计其几何形状时就会像设计信号路径一样谨慎。

当我们将另一条路径标记为接地时，我们通常认为它是电流的通用吸收器。返回电流进入此连接并在存在另一个接地连接的任何地方流出。这是完全错误的。返回电流将紧随信号电流。在较高频率下，信号路径和返回路径的环路电感将最小化，这意味着返回路径将分布在导体允许的尽可能靠近信号路径的位置.

此外，返回电流不知道返回导体的绝对电压电平是多少。实际返回导体实际上可能是电压平面，例如 Vcc 或 Vdd 平面。其他时候，它可能是低压平面。它在原理图中被标记为接地连接与在传输线上传播的信号完全无关。

2. 信号

正如我们将看到的，当信号沿传输线向下移动时，它同时使用信号路径和返回路径。两条导体在确定信号如何与互连交互方面同样重要。

当两条线看起来相同时，如在双绞线中，我们称其为信号路径和称其为返回路径是无关紧要的。当一个与另一个不同时，例如在微带中，我们通常将窄导体称为信号路径，将平面称为返回路径。

当信号发射到传输线时，它会以光速在材料中传播。信号在传输线上发射后，我们可以稍后冻结时间，沿着线路移动，测量信号。信号始终是信号路径和返回路径上两个相邻点之间的电压差。如下图 所示。

区分并注意信号线上的电压（示波器探头将测量的电压）和传播信号非常重要。传播信号是沿着传输线移动的动态电压模式。当信号经过传输线上的一个点时，示波器探头测量的电压与信号的幅度相同。但是，如果传输线上有多个沿相反方向传播的信号，则示波器探头无法将它们分开。将被测量的电压与传播信号不同。这些一般原则适用于所有传输线——单端和我们将看到的差分传输线。

3. 均匀传输线

我们按几何形状对传输线进行分类。强烈决定传输线电气特性的两个一般几何特征是横截面沿其长度方向的均匀性以及两个导体中的每一个的相同程度。当横截面沿长度方向相同时，如在同轴电缆中，传输线称为均匀传输线。各种均匀传输线的示例如图所示。

正如我们将看到的，均匀传输线也称为受控阻抗线。均匀传输线种类繁多，例如双引线、微带线、带状线和共面线。如果传输线是均匀的或受控阻抗，反射将被最小化并优化信号质量。所有高速互连都应设计为统一传输线。

当我们沿着传输线的长度向下移动时，当某些几何形状或材料属性发生变化时，就会存在不均匀的传输线。例如，如果两条线之间的间距不受控制而是变化的，则这是一条不均匀的线。双列直插式封装 (DIP) 或四方扁平封装 (QFP) 中的一对引线是非均匀线。连接器中的相邻迹线通常是不均匀的传输线。没有返回路径平面的 PCB 上的迹线通常是不均匀的线。不均匀的传输线会导致信号完整性问题，应该避免，除非它们很短。

优化信号完整性的设计目标之一是将所有互连设计为统一的传输线，并最大限度地减少所有非统一传输线的长度。

影响传输线的另一个几何特性是两条导体的相似程度。当每根导体的形状和尺寸都与另一根相同时，就存在对称性，我们称这条线为平衡线。一对双绞线是对称的，因为每根导体看起来都一样。共面线在同一层上有两条并排的窄条，并且是平衡的。同轴电缆是不平衡的，因为中心导体比外导体小得多。微带线是不平衡的，因为一根线是窄走线，而第二根是宽走线。出于同样的原因，带状线是不平衡的。

一般来说，对于大多数传输线来说，信号质量和串扰效应将完全不受线路是否平衡的影响。然而，地弹和 EMI 问题将受到返回路径的特定几何形状的强烈影响。

无论传输线是均匀的还是不均匀的，平衡的还是不平衡的，它都只扮演一个角色：以可接受的失真水平将信号从一端传输到另一端。