22、传输线距离与速度权衡及介电损耗区域特性解析

传输线距离与速度权衡及介电损耗区域特性解析

在高速数字电路设计中，传输线的性能受到多种因素的影响，其中距离与速度的权衡以及介电损耗区域的特性是关键问题。下面将详细探讨这些方面。

1. 距离与速度的权衡（趋肤效应区域）

在趋肤效应限制的传输通道中，长度的平方对上升时间有显著影响。如果将趋肤效应限制的传输通道长度减半，其上升时间将减少为原来的四分之一；若将长度缩短为原来的 1/10，上升时间将缩短为原来的 1/100。
趋肤效应上升时间还与 $R_0$ 的平方成正比，而 $R_0$ 与信号导体的周长成反比。因此，直径（或宽度）为原来两倍的导体，其交流电阻为原来的 1/2，趋肤效应上升时间为原来的 1/4。这解释了大型同轴电缆在带宽方面的巨大优势，也说明了 75 微米（3 密耳）和 150 微米（6 密耳）走线之间趋肤效应上升时间相差四倍的原因。
在实际应用中，需要注意趋肤效应和介电损耗效应在很宽的频率范围内会相互混合。在 PCB 问题中，很少能只考虑趋肤效应损耗而不考虑介电色散。组合不同来源色散的最佳通用规则是平方和规则：
[
(skin\ effect + dielectric\ loss) {10 - 90\%} \approx \sqrt{(skin\ effect)^2 {10 - 90\%} + (dielectric\ loss)^2_{10 - 90\%}}
]
如果需要更精确的答案，可以将趋肤效应和介电损耗的脉冲响应进行卷积，或者使用完整的频域模型进行采样并进行逆快速傅里叶变换（FFT）以获得完整的时域阶跃响应。
另外，给定固定的接收器架构，假设接收器的误码率（BER）主要由符号间干扰引起的误差决