部分转自无线电子实验室的http://www.beamsky.com/pcb-2layer-impedance-control/们都知道，在射频电路的设计过程中，走线保持50欧姆的特性阻抗是一件很重要的事情

特性阻抗计算公式推导过程传输线路的阻抗特性“”Zo是指波在传输线中电压振幅和电流振幅的比率。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一一种电阻名称，它不是常规意义上的直流电阻。

RS485总线相信对大家来说都不陌生，我也使用了很多年，熟知其电路的画法、软件程序的设计方法，并积累了一些在工程上实际应用的经验。但总感觉自己附在表面上，“为什么要加120欧的匹配电阻？”、“匹配电阻要加在哪里？”、“为什么要加偏置电阻？”，“偏置电阻多少才合适”，“如何才能正确通过EMC测试”等等这些问题已经困扰了我很久，经验是工程中反复实验得来的，现在该是沉下心来，弥补自己理论的时候了，所以特

前言（唠叨几句）作为硬件工程师，在PCB设计时难免会遇到要进行阻抗匹配的设计电路。即使你从来没有设计过需要阻抗匹配的电路，那肯定也或多或少的听过阻抗匹配这个名词。到底阻抗匹配是个什么玩意儿，为什么要进行阻抗匹配？做阻抗匹配之前，需要了解哪些基本常识，可以从哪几个因素来进行阻抗匹配，都是需要一步一步来了解消化。首先，阻抗匹配匹配的是PCB板上的传输线（此时已经再是普通的信号线，应该叫传输线）的特性阻

真正的答案是直流阻抗+特性阻抗。直流阻抗很容易理

什么是阻抗？阻抗从字面上看就与电阻不一样，其中只有一个阻字是相同的，而另一个抗字呢？简单的来说，阻抗就是电阻加电抗，所以才叫阻抗；周延一点说，阻抗就是电阻，电容抗及电感抗在向量上的和。在直流电流的世界中，物体对电流的阻碍的作用叫做电阻，世界上所有的物质都有电阻，只是电阻的大小差异而已。电阻小的物质称作良导体，电阻大的物质称作非导体，而最近在高科技领域中称的超导体，则是一种电阻值几乎为零的物质。但是

消除这种反射的方法，就必须在电缆的末端跨接一个与电缆的特性阻抗同样大小的终端电阻，使电缆的阻抗连续。由于信号在电缆上的传输是双向的，因此，在

1.半双工工作方式2.采用平衡驱动器和差分接收器，抗共模干扰能力强3.最大通信距离1219m4.最大传输速度10mb/s，最小10k/s5.特性阻抗120Ω6.设备与设备之间要串联不可环形或星形网络7.

作用：：在可接受的失真度下，把信号从一端传输到另—端两个非常重要的特征：特性阻抗和时延。信号与传输线的相互作用关系比较特别，与其他三种理想电路元件（电阻、电容和电感）和信号的相互作用截然不同。

传统时域反射计工作原理时域反射计TDR是最常用的测量传输线特征阻抗的仪器，它是利用时域反射的原理进行特性阻抗的测量。图1是传统TDR工作原理图。

而pcb上的走线对于高频信号而言相当于传输线，信号在传输线中传播时，如果遇到特性阻抗不连续，就会发生反射。反射可能发生在传输线的末端，拐角，过孔，元件引脚，线宽变化，T型引线等处。

选用介质材料为FR4，介电常数为4.4，板厚1mm。首先大概计算一下50欧姆传输线的线宽：50欧姆传输线的线宽大概是1.92mm，接着利用HFSS进行精确仿真：HFSS版本13.0：File--new，创建一个新工程：saveas命名为microstrip.hfssProject--InsertHFSSDesign点击Drawbox，画出一个长方体：右键CreateBox，选择properties

如果线的厚度、宽度以及与地平面之间的距离是可控制的，则它的特性阻抗也是可以控制的。2.带状线(stripline)是一条置于两层导电平面之间的电介质中间的铜带线。

一．几个概念：阻抗的定义：在某一频率下，电子器件传输信号线中，相对某一参考层，其高频信号或电磁波在传播过程中所受的阻力称之为特性阻抗，它是电阻抗，电感抗，电容抗……的一个矢量总和。

因此，馈线需要与天线达到阻抗匹配，即馈线特性阻抗值设计为50欧。因此，硬件PCB上连接天线的微带线特性阻抗应为50欧。为了方便调整阻抗匹配，内置天线机型一般需要在馈电点附近预留一个π形匹配网络的位置。

特性阻抗计算公式表面微带线的特性阻抗值较高并在实际中广泛采用,它的外层为控制阻抗

均匀传输线及其方程根据基尔霍夫定律可得略去二阶无穷小量并约去dx后，得均匀传输线方程的正弦稳态解用相量法表示，即，即令，其中γ被称为传播常数，得，进一步求解，，并令，称其为特性阻抗或波阻抗，则根据边界条件可

因此一方面应用阻抗匹配器使信源输出端达到共轭匹配,另一方面应用阻抗匹配器使负载与传输线特性阻抗相匹配,如图2-12所示。由于信源端一般用隔

而影响阻抗匹配的因素有信号源的架构和输出阻抗(outputimpedance)，走线的特性阻抗，负载端的特性，走线的拓朴(topology)架构等。解决的方式是靠端接(te

信号完整性(一)：PCB走线中途容性负载反射很多时候，PCB走线中途会经过过孔、测试点焊盘、短的stub线等，都存在寄生电容，必然对信号造成影响。走线中途的电容对信号的影响要从发射端和接受端两个方面分析，对起点和终点都有影响。首先按看一下对信号发射端的影响。当一个快速上升的阶跃信号到达电容时，电容快速充电，充电电流和信号电压上升快慢有关，充电电流公式为：I=C*dV/dt。电容量越大，充电电流越大

值得注意的是，高频电路中，传输线上的电压和电流是以波的形式存在的，所谓的传输线特性阻抗，不是指简单的阻抗值，而是行波电压与行波电流的比值，具有阻抗的量纲。

50Ω特性阻抗的应用十分广泛，在高速电路板中几乎处处可见，为什么它会如此应用广泛呢？又有什么特别之处呢？

目前匹配主要分为源端匹配和负载端匹配两大类：源端匹配，是驱动端的输出阻抗与传输线的特征阻抗一致，如果驱动端源阻抗小于传输线的特征阻抗，在需要在驱动端添加一个电阻，使端源阻+电阻值=传输线特性阻抗。

认识特性阻抗也是一样的，在我们认识特性阻抗之前，先认识跟特性阻抗比较相关的一个物理量—电阻。

特性阻抗根据传输线理论和信号的传输理论，信号不仅仅是时间变量的函数，同时还是距离变量的函数，所以信号在连线上的每一点都有可能变化。

常见的射频同轴电缆绝大部分是50Ω特性阻抗的，配50Ω电缆作馈线。这样就达到了我们常说的阻抗匹配。让我们从头来梳理一下这个问题。

一.什么是传输线我们经常会用到传输线这一术语，可是讲到其具体定义时，很多工程师都是欲言又止，似懂非懂……我们知道，传输线用于将信号从一端传输到另一端，下图说明了所有传输线的一般特征，所以可以这样理解：传输线由两条一定长度导线组成，一条是信号传播路径，另一条是信号返回路径。1.分析传输线，一定要联系返回路径，单根的导体并不能成为传输线2.和电阻，电容，电感一样，传输线也是一种理想的电路元件，但是其特

对于窄的微带线()，其特性阻抗为其中，是自由空间波阻抗，是由下式给出的等效介电常数(effectivedielectricconstant)：对于宽的微带线(),其特性阻抗为其中，微带线特性阻抗与w/h

目录传输线方程电压波和电流波特性阻抗无损耗传输线模型终端加载的无损耗传输线电压反射系数传播常数与相速度驻波与电压驻波比传输线方程将基尔霍夫电压、电流定律(KVL,KCL)应用于传输线微元的节点传输线微元的电压回路和电流节点这里需要说明一下

归一化阻抗和归一化导纳首先我们了解一下什么是归一化阻抗和归一化导纳，因为我们测试天线或者匹配天线的时候经常需要借助smith圆图，而这两个参数经常需要在smith上体现出来；所谓的归一化阻抗，就是把实际阻抗相对于系统的特性阻抗

一般来说，影响PCB特性阻抗的因素：介质厚度H、铜的厚度T、走线的宽度W、走线的间距、叠层选取的材质的介电常数Er、阻焊的厚度。

（1）特性阻抗先说一下关于线缆在传输过程中的特性阻抗问题。

理论基础知识传输线理论认识传输线长线的含义传输线的几何长度和线上传输电磁波的波长的比值大于或接近于1传输线的构成TEM波；TE波；TM波传输线举例同轴线；微带线；双线传输线传输线方程及传输线特征参数基尔霍夫定律表示式电流定律；电压定律；一般方程特性阻抗特性阻抗是传输线上入射波电压与入射波电流之比传播常数谐振电路串联谐振电路谐振条件谐振频率只取决于电路参数

频率范围一般时DC-95%特性阻抗截至频率c为光速a对内导体的半径，b为外导体的半径为介质的相对传导率，为介质的相对介电常数主流的连接器类型N型连接器：起源于1942工作频率可达18GHz，无源互调特性良好

1.损耗通常认为导体的截面积越大损耗就越低，实际上同轴电缆的每单位长度的损耗是D/d的函数，也就是说与特性阻抗有关电缆衰减公式：zdB/100ft是电缆损耗单位1ft=0.3048m，Z0特性阻抗Ks内导体系数

GSM天线接口：模块提供了GSM天线接口引脚GSM_ANT(Pin32)，用户主板上的天线应该使用特性阻抗50Ω的微带线或者带状线与模块的天线引脚连接。为

天线与馈线的连接，最佳情形是天线输入阻抗是纯电阻且等于馈线的特性阻抗，这时馈线终端没有功率反射，馈线上没有驻波，天线的输入阻抗随频率的变化比较平缓。

传输线阻抗的由来以及意义传输线阻抗是从电报方程推导出来(具体可以查询微波理论)如下图,其为平行双导线的分布参数等效电路:从此图可以推导出电报方程取传输线上的电压电流的正弦形式得推出通解定义出特性阻抗无

微带线特性阻抗/特征阻抗，如果这条传输线是一条均匀的传输线，它在每一个位置的瞬时阻抗都是相同的，我们把这个固定的阻抗值叫做传输线的特征阻抗。而瞬时阻抗值

对于商用车整车线束较长，在CAN网络的终端需要添加终端电阻，根据SAEJ1939的建议一般添加的是分离式终端电阻，两个终端电阻的阻值并联之后要与整车线束的特性阻抗相匹配。

衡量布线系统健康与否有几项重要的指标棗近端串扰（NEXT）、衰减、长度、接线图、特性阻抗与噪声。现在，5类双绞线已变得越来越流行，并已成为了高速局域网的首选布线系统。

一、基本概念介绍与理解1、特性阻抗特性阻抗(又称特征阻抗)并不是实际的电阻，而是

特征阻抗：信号频率：如果传输线上传输的信号是低频信号，假设是1KHz，那么信号的波长就是300公里(假设信号速度为光速)，即使传输线的长度有1米长，相对于信号来说还是很短的，对信号来说传输线可以看成短路，传输线对信号的影响是很小的。但是对于高速信号来说，假设信号频率提高到300MHz，信号波长就减小到1米，这时候1米的传输线和信号的波长已经完全可以比较，在传输线上就会存在波动效应，在传输线上的不同

特性阻抗：75Ω频率范围：0~2GHz接触电阻：内导体≤2.0mΩ;外电阻≤0.2mΩ绝缘电阻：≥5000MΩ介质耐压：1500V电压驻波比：≤1.3连接器耐久性：500次产品材料及涂覆：中心接触件：插针

特性阻抗：75Ω频率范围：0~2GHz接触电阻：内导体≤2.0mΩ;外电阻≤0.2mΩ绝缘电阻：≥5000MΩ介质耐压：1500V电压驻波比：≤1.3连接器耐久性：500次产品材料及涂

阻抗的类型主要可以分为三种：特性阻抗、差动阻抗和共面阻抗。

分析源端匹配或负载端匹配时短串接传输线长度及特性阻抗突变对信号波形的影响参数设置RES_:17欧姆V_PULSE：TR=TF=0.4ns，V1=0，V2=1，PW=100ns，PER=200ns，TONE

按较为的特性分是，工作电压较为、波型较为、静态数据特性阻抗较为、输出结果比较

网线样品共30个，专业人员通过一系列测试对样品进行检验，检验项目包括导体直径、直流电阻、衰减、特性阻抗、回波损

认识特性阻抗也是一样的，在我们认识特性阻抗之前，先认识跟特性阻抗比较相关的一个物理量—电阻。