言歸正傳，書接前文，傳輸線的基礎知識有提到傳輸線的零階或一階模型，這都是基于理想情況下的模型。實際的信號在傳輸過程中是有損耗的，稱之為有損傳輸線。仿真分析時，要在鏈路搭建的模型中加入損耗，以準確地預估接收的波形。總之，一句話，實際工作過程中，需要考慮損耗。

簡單點，損耗的分類：

篇幅問題，本文重點講導體損耗和介質損耗。

1.導體損耗

導線損耗是指信號路徑和返回路徑上的能量損耗，本質上它是由導線的串聯電阻引起的。分為兩種情況：直流和交流。

直流時，電流在信號導線中均勻分布，電阻為：

公式可以看出：信號感受到的電阻取決于導線傳輸電流時的有效橫截面。

頻率越高，由于趨膚效應的影響，電流流經的導線橫截面就越小，電阻隨著頻率的升高而增加（一般來說，當頻率變化時，銅和大多數金屬的電阻率是相當恒定的）

導線的電阻近似為：

R表示線電阻（單位為?）

ρ表示導線的體電阻率（單位為??in）

Len表示線長（單位為in）

ω表示線寬（單位為in）

δ表示導線的集膚深度（單位為μm）

有兩個概念需要延伸一下：

①公式中體電阻率也好，還是體電導率說的是材料的導電性。

由于物質內部存在傳遞電流的自由電荷，這些自由電荷通常稱為載流子，他們可以是電子、空穴、也可以是正負離子。在弱電場作用下，材料的載流子發生遷移引起導電。材料的導電性能通常用與尺寸無關的電阻率或電導率表示。說到底，體電阻率或體電導率是材料導電性的一種表示方式。

②趨膚效應

對于直流而言，電流分布在導體的整個橫截面上。但是到高頻以后，電流分布變得不均勻。大部分電流會集中在導體表面附近，這種現象稱之為趨膚效應。

趨膚效應跟實際工作的對接是：在PCB加工過程中，靠近介質那面的銅箔需要有一定的粗糙度，以產生附著力，連接介質層。

如果趨膚深度比銅的粗糙度小，則大部分電流將在銅的粗糙部分中傳播（如下圖所示），會導致串聯電阻和導體損耗的增加。

趨膚深度其他知識這里就不展開了。后面有機會再講。趨膚效應的理論之前認為理解了，最近有學習微波方面的理論，才有點貫通的感覺。

知識真是越學越不懂啊。

2.介質損耗

絕緣材料在電場作用下，由于介質電導和介質極化的滯后效應，在其內部引起的能量損耗叫介質損耗。

現實中的介質材料都有相應的電阻率。當電容器兩電極平面之間填充實際材料并施加直流電壓時，將有直流電流通過，稱為漏電流。

微帶線上下導體近似成兩個平面，兩導體之間材料形成的漏電阻：

流過這個電阻的漏電流為

I_leakage表示通過介質的漏電流

V表示施加的直流電壓

R_leakage表示與介質有關的漏電阻

ρ表示介質的體漏電阻率

h表示信號路徑與返回路徑之間的介質厚度

漏電流是流過電阻器的，材料將消耗能量并造成損耗。流過介質的漏電流有兩種方式：

第一種方式是離子運動，直流電流的機制。

第二種方式是材料中永久性偶極子重取向。電容器兩端施加電壓，電場的產生，使偶極子隨機取向變得有規律性，看起來像短暫的電流流過介質。

外部場變化時，介質中永久性偶極子的重取向形成流過介質的交流電流

介質耗散因子

雖然集膚深度也用希臘字母δ表示，但耗散因子定義中的角度與集膚深度是相互獨立，完全無關的。

tan(δ)所指的東西都不重要。它僅是一個材料特性，這一特性與材料中自由位移的偶極子數目和偶極子隨著頻率升高后位移的大小有關。

總結一下：

3.有損傳輸線的模型

既然實際工作中必須考慮損耗，不同于無損傳輸線的LC模型:

有損傳輸線模型引入了參數G加以表示，用漏電導代替漏電阻，使得表示有損傳輸線的4項都與線長成比例。

有損傳輸線為RLGC模型：

有損傳輸線的阻抗：

視頻中，對比了無損傳輸線和有損傳輸線的眼圖。傳輸線損耗是引起的上升邊退化，而上升邊退化是引起符號間干擾（ISI）和眼圖塌陷的根源。

有損傳輸線的眼圖，由于上升邊的退化，少了高頻分量，那么高頻分量到哪里去了？傳輸線中的容性和感性突變只是反射，并不吸收能量。羊毛出在羊身上，高頻分量最終被反射到源端，由各個端接電阻器或源端驅動器內阻吸收和消耗了。



審核編輯：劉清