我梦中的信号通道是无损传输线,有一天它会身披光滑铜箔,脚踏“无损”板材来搭救我的高速信号。梦想很丰满,现实却很骨感,“无损”板材和表面粗糙度为零的绝对光滑铜箔在工程应用中并不存在,所以,残酷的现实是“损耗易把能量抛,缓了边沿,降了眼高”。
信号在传播过程中的能量损失不可避免,传输线损耗产生的原因有以下几种:导体损耗,导线的电阻在交流情况下随频率变化,随着频率升高,电流由于趋肤效应集中在导体表面,受到的阻抗增大,同时,铜箔表面的粗糙度也会加剧导体损耗;介质损耗,源于介质的极化,交流电场使介质中电偶极子极化方向不断变化,消耗能量;耦合到邻近走线,主要指串扰,造成信号自身衰减的同时对邻近信号带来干扰;阻抗不连续,反射也会导致传输的信号损失部分能量;对外辐射,辐射引起的信号衰减相对较小,但是会带来EMI问题。其中,介质损耗和导体损耗是传输线上信号衰减的根本原因,也是本文介绍的重点。