特性阻抗：又稱“特征阻抗”，它不是直流電阻，屬于長線傳輸中的概念。在高頻范圍內(nèi)，信號傳輸過程中，信號沿到達的地方，信號線和參考平面(電源或地平面)間由于電場的建立，會產(chǎn)生一個瞬間電流，如果傳輸線是各向同性的，那么只要信號在傳輸，就始終存在一個電流I，而如果信號的輸出電平為V，在信號傳輸過程中，傳輸線就會等效成一個電阻，大小為V/I，把這個等效的電阻稱為傳輸線的特性阻抗Z。信號在傳輸?shù)倪^程中，如果傳輸路徑上的特性阻抗發(fā)生變化，信號就會在阻抗不連續(xù)的結(jié)點產(chǎn)生反射。

現(xiàn)象類比：運輸線的糟糕路況(類似傳輸線里的特性阻抗)會影響運輸車隊的速度，路越窄，路的阻礙作用越大(特性阻抗大，通過的無線電波能量就小);路越寬、路況越好，通過的車隊速度越快(通過的無線電波能量越多)。假若一段路況特別好，另一段路況特別差，從路況好的路段進入差的路段，車隊就需要放慢速度。這就說明兩段路的路況不匹配(阻抗不匹配)。特性阻抗是射頻傳輸線影響無線電波電壓、電流的幅值和相位變化的固有特性，等于各處的電壓與電流的比值，用V/I表示。在射頻電路中，電阻、電容、電感都會阻礙交變電流的流動，合稱阻抗。電阻是吸收電磁能量的，理想電容和電感不消耗電磁能量。阻抗合起來影響無線電波電壓、電流的幅值和相位。同軸電纜的特性阻抗和導體內(nèi)、外直徑大小及導體間介質(zhì)的介電常數(shù)有關(guān)，而與工作頻率傳輸線所接的射頻器件以及傳輸線長短無關(guān)。也就是說，射頻傳輸線各處的電壓和電流的比值是一定的，特征阻抗是不變的。無線通信系統(tǒng)射頻器件有兩種特性阻抗，一種是50Ω用于軍用微波、GSM、WCDMA等系統(tǒng);另一種是75Ω，用于有線電視系統(tǒng)，一般應用較少。

2控制PCB特性阻抗的意義

PCB在電子產(chǎn)品中不僅起電流導通的作用,同時也起信號傳送的作用;

電子產(chǎn)品的高頻、高速化，要求PCB提供的電路性能必須保證信號在傳輸過程中不發(fā)生反射，保持信號完整、不失真;

特性阻抗是解決信號完整性問題的核心所在;

電子設備(如電腦、通信交換機等)操作時，驅(qū)動元件(Driver)所發(fā)出的信號，需通過PCB信號線到達接收元件(Receiver)。為保證信號完整性，要求PCB的信號線的特性阻抗(Z0)必須與頭尾元件的“電子阻抗”匹配;

當傳輸線≥1/3上升時間長度時，信號會發(fā)生反射，須考慮特性阻抗。

3影響特性阻抗的因素

介質(zhì)介電常數(shù)，與特性阻抗值成反比(Er)，下圖為常規(guī)的板材參數(shù):

線路層與接地層(或外層)間介質(zhì)厚度,與特性阻抗值成正比(H),下圖為常規(guī)的板材參數(shù):

阻抗線線底寬度(下端W1);線面(上端W2)寬度,與特性阻抗成反比。

銅厚,與特性阻抗值成反比(T)

相鄰線路與線路之間的間距,與特性阻抗值成正比(差分阻抗)(S)

基材阻焊厚度,與阻抗值成反比(C)人認識事物總是有一個過程，一般都是從具體到抽象。認識特性阻抗也是一樣的，在我們認識特性阻抗之前，先認識跟特性阻抗比較相關(guān)的一個物理量—電阻。

電阻是一個實實在在的物理元器件，通過歐姆定律我們可以知道，電壓、電流和電阻三者之間的關(guān)系，U=I*R

我們通過一個具體的電路來分析這三者之間的具體關(guān)系，請看下面的一張最簡單的電路圖。這個電路圖只有一個電源一個電阻和一些導線組成。特性阻抗就不一樣了，用萬用表測量一根50歐姆特性阻抗時，將會發(fā)現(xiàn)是短路的。這就需要我們從概念上區(qū)分電阻(哪怕是剛好是50歐姆的電阻)和特性阻抗是兩碼事。就像溫度上面的度(攝氏度)和角度上的度一樣，不是一個東西。

電阻這個物理量大家都懂，這里就不解釋了。我們來分析一下這個特性阻抗到底是何方神圣，是在什么條件下才會用這個東西的。

其實特性阻抗是和射頻緊密相隔的一個物理量，在認識特性阻抗之前先認識一下射頻。我們知道電臺，手機通訊信號，wifi等都是向外部發(fā)射信號能量的裝置，也就是說能量是從天線射出去，能量不再回來到天線了，可以想像就像機槍向外面掃射一樣，子彈打出去就不回來了。

好了，明白射頻這個東西之后，我們再來到具體的傳輸射頻能量的導線上面來。導線上面?zhèn)鬏數(shù)纳漕l信號也是一樣的，希望它傳過去就不要反傳回來了，要是有能量反傳回來就說明傳輸?shù)男Ч盍恕?

為了更具體的說明特性阻抗這個東西 我這里打一個比方：

同一個電路板上面有2根導線(假設都是很長的兩根線，你能想像它有多長就有多長)，因為同一個板，那么2根導線的銅皮厚度都是一樣的。兩根導線，長(無限長)和厚度是一樣的，只能唯一不同的是寬度了，假設1號導線寬度是1(單位)，2號導線是2(單位)。也就是說2號線寬度是1號線的兩倍。

特性阻抗不是個基礎(chǔ)概念，而是應用于傳輸線的概念。在高速應用場景，信號傳輸線已經(jīng)不能看作理想導線，不能忽略傳輸線上的一些寄生參數(shù)，如寄生電阻、寄生電容、寄生電感。特性阻抗就是一個綜合傳輸線場景下這些參數(shù)的合成參數(shù)。

單位長度的傳輸線可以等效為以下模型：

這個等效模型是如何產(chǎn)生的呢，我們做下詳細的闡述：

信號在傳輸線中，類同于水管中的流水，是需要有過程的，電磁場的建立也是需要一個過程的，信號不是一下子從發(fā)射端傳播到接收端。

信號線與信號線、信號線與參考平面之間充滿了分布電阻、電容與分布電感，或者說寄生電阻、寄生電容與寄生電感(實際應用中，傳輸線的電阻部分，即耗散能量的部分往往可以忽略不計，即上式中的R和G為0，近似為無損傳輸線。對于無損傳輸線，阻抗表達式如上)。信號每向前傳播一步都會遇到特定的電容參數(shù)與電感參數(shù)。信號在傳輸線一步一步傳播的過程中會遇到不同的Z，如果傳輸線做的非常均勻(這也是傳輸線要均勻阻抗控制的原因)，那么阻抗Z就處處相等，我們成這個處處都相等的阻抗為特性阻抗：

我們所說的阻抗控制，實際上就是控制特征阻抗，需要讓傳輸線整體均勻，阻抗趨于一直，減小反射。

備注：整條傳輸線的寄生L和寄生C的計算：

如果一條傳輸線長度為Z，那么它的總電容就是Z*C，單位長度電容一般為幾pF;如果一條傳輸線長度為Z，那么它的回路電感就是Z*L，單位長度電感一般為幾nH。