為什么要在傳輸線要做端接匹配？

一個鏈路系統一般有4大部分：源端；傳輸線；負載或接收端；電源。傳輸線是整個系統不可缺少的部分。

之前對傳輸線的認知，是源于藍皮書的一句描述：

傳輸線是用于信號傳輸，不是一根線而且是兩根線，要特別關注返回路徑。

就是這些概念，后來遇到了一些困惑：射頻和雷達的信號怎么傳輸？

直到重新學習基礎理論，看到相關資料，將EM（ElectroMagnetic）融入進來，才發現認知上的狹隘。

這里將傳輸線的定義應該理解為：

傳輸線是將能量以電磁場的形式從一個地方傳導到另一個地方的任何一對導體。

那怎么理解雷達和射頻？

為了傳遞電壓波形，有必要以電磁波的形式產生和發送能量，無論是沿著傳輸線還是通過空間。

狹義點講傳輸線是用于信號傳遞，廣義點講傳輸線是用于能量傳遞。換句話說：傳輸線解決的是能量傳遞的問題，而不單單是信號。

為了便于理解能量傳遞，下圖給出的是機械傳輸線。電磁傳輸線的行為方式與其很相似。能量在各個小球中傳遞，正如電磁場在傳輸線上的運動。

同樣，上圖也可以說明，為什么要在傳輸線要做端接匹配？

能量是需要消耗的，不解決上面右圖中球反彈的能量，能量就會反彈。而傳輸線中，不需要這種反射，要么在源端串聯電阻，要么在負載端并聯電阻，吸收掉能量，這也就是端接匹配的原因。

阻抗變化，產生反射，就會降低信號質量。為了將信號衰減保持在合理的范圍內，傳輸線所有部分的阻抗必須保持在使用電路公差確定的范圍內。這就是所謂的控制阻抗，反焊盤，轉換層面的回流孔等就是用來管控的。

廣義點來說，在整個傳輸線系統中，阻抗不連續，連接器或者過孔等寄生效應，各種噪聲耦合等等，都可以看成傳輸線的一部分，而每部分都有一定的容差。允許的公差范圍，可以容許能量的微量損耗，確保所發送的信號不會因反射、損耗和噪聲而過度失真，保證信號完整性。

理解完傳輸線基本概念問題，我們再說說“電流和電流回路”的說法？

如果用電流或電流回路來描述信號發生了什么，就無法解釋信號行為。這是為什么？

當能量在傳輸線上或空間中從一個地方移動到另一個地方時，它就以電磁場的形式移動。重要的是要記住，當能量被傳輸時，電場和磁場總是存在的。電磁場又可以產生電流，所以電流是電磁場存在的一種結果或者說是外在表現方式。

傳輸線類型中，電源線是藍皮書沒有提及的。需要注意的是電源線（Power Line）是傳輸線，但又有不同。電源線是輸送能量，其他的理解為傳輸電磁能量，而電源線是向傳輸線輸送能量。當然只要是能量運動，都可以用麥克斯韋方程來描述和分析。

不管是射頻/微波或模擬還是數字電路，看似不同的，但實際上，它們是相同的，三者都依賴電壓波形來傳遞信息，都需要電磁場將電壓波形從源或驅動器傳播到接收器。唯一的不同是需要不同的規則來管控它們。

最后，給出Designcon2021 里面有一篇如何有效提高PCB設計性能的文章中提到的一個問題：

異曲同工，想明白這個問題，就搞清楚了今天所說的這些。


審核編輯：劉清