参考平面与传输线的那些奥秘

大家好，我是工程师看海。

一对导体就可以构成传输线，信号以电磁波的形式在这一对导体之间传播。这两个导体，一个被称为“信号路径”，另一部被称为“参考路径”或“回流路径”。传输线的形式由多种多样，比如PCB中的走线、同轴电缆等。

在我们传统的观念中，信号是从发射端产生，经过“信号路径”到达负载，再从负载沿着地线也就是沿着“参考路径”回到发射端，构成一个回路。

但是在传输线的概念中，“参考路径”与是否接地无关，哪怕“参考路径”是浮空的金属导体，也可以构成传输线，有的PCB设计中是以电源平面作为参考平面。这有点像EMC问题中，用来屏蔽的金属外壳，金属外壳接地与否，会对屏蔽效果产生不同的影响。此外，在传输线的概念中，只要发射端刚产生信号，“参考路径”上就会同时产生伴随的返回电流，而不是传统观念中，信号经过负载后再通过地线回流，这一点后面会详细介绍。

信号在传输线传输的过程，就是一个不断建立电磁场的过程，在信号变化时建立电磁场，在信号变化的前后信号是稳定状态，没有电磁场的建立。

另一个重要的区别是，传统的信号传播模型，被看做是一个集总参数模型，这个模型认为传输电缆上各个位置的信号是相同的，即信号很快就从发射端传输到接收端。而在传输线中，信号的传播模型是分布式参数模型，即传输电缆上各个位置的信号是不同的，信号是逐步向前传输的，下面就是集总参数模式和分布式参数模型示意图。

满足以上特点的一对导体就可以构成传输线，在PCB走线中，一般把一个完整的平面用于“参考路径”，我们习惯称之为参考平面，对信号要求高的场合下，信号会有上下两个参考平面，甚至左右也有伴随地孔。

这些参考平面构成良好的传输线模型，可以控制阻抗，避免反射，提高信号传输效率，同时也起到良好的屏蔽作用。

我们常常听说微带线和带状线这两个概念，什么是微带线什么是带状线呢？

有人说表层走线是微带线，内存走线是带状线，其实这个回答有很大的问题，相当不准确。这个基于特定公司内部，约定俗成或习惯性走线方式来回答的。

微带线的概念是只有一个参考平面的传输线，带状线是有两个参考平面，而我们表层走线时只有第二层一个参考平面，满足微带线的概念；而内层走线，由于层叠结构特点，信号线可以有上下两个参考平面，满足带状线的概念。因此，大家才说，表层走线就是微带线，内层走线就是带状线，这在日常沟通时没有问题，但是面试或笔试答题时，要注意区分的清二者区别。

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