如何使用传输线防止电缆谐振？

传输线技术可以用来防止电缆变成一个谐振天线。

当一个信号电流环路中的发送和返回导体在距离上过于靠近时，会产生很强的互耦合。它们的互交电容和电感相结合，形成一个等于

的特征阻抗。这里的L和C是电缆单位长度上的电容和电感（该单位长度通常是所关心的最高频率波长的几分之一）。不论是电缆或连接器，还有PCB线条，都可以通过计算来求得它们的特征阻抗Z₀。

在保持一个互连接电缆在它的整个长度上的Z₀为常数，并且当驱动或发送（源或负载）阻抗与Z₀相“匹配”条件下，我们说该电缆形成了一个可控阻抗的传输线，并且不会发生谐振现象。此时，由导体的固有电感和电容所造成的问题也会少很多。这也就是为什么RF和所有EMC测试设备都采用50Ω传输线电缆和连接器（请参阅图1-2-6），以及为什么高速或长距离数据总线和串行通信也都使用传输线（Z₀通常在50～120Ω）的原因。

图1-2-6 传输线的构成

传输线必须匹配。传统方法是在电缆的源和负载两端都完成匹配。同时，匹配提供了从源到负载的最大功率传输。但它也导致了在每个互连接上50%的电压损失。因此，在非RF设备中，普通信号的互连接往往并不使用这种传统方法。经常采用的是仅在传输线的一端完成终止。这样做的好处是不会造成电压损失。即便是这样，从EMC和信号完整性的观点出发，它也并不是理想的方法。实际上，单端终止法仅是一个故意在工程上取得折中，以换取节省花费的做法。图1-2-7～图1-2-9显示了几种主要的传输线终止法。

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图1-2-7 传输线的两种终止方法

图1-2-8 用于速度较高的入射波终止技术（但功率损耗较大）

图1-2-9 戴维南（Thevenin）终止法

（这是一种入射波技术，用来帮助“支持”弱驱动器）

即便不产生谐振，也不能就说哪一种方法是完美的。因为，即使是使用最好最实用的方法，传输线仍会有少许的泄漏。在安装过程中，由于电缆总会存在诸如大角度弯曲、变形、捆挷或夹得太紧、重复伸缩、损坏或采用不恰当的连接器等缺陷而造成Z₀的改变。从而造成传输线性能的下降（泄漏的增加）。

不幸的是，在大量使用高频的现代环境中，要形成质量足够高的传输线互连接的成本是很高的。例如，用于微波测试设备的柔性电缆，其价格可高达每米好几百英镑。这就是为什么在吉赫数量级上运行的Ethernet仍然采用低成本的Cat 5 UTP^[24]①，并不得不通过使用复杂的数字信号处理（DSP）算法来降低数据速率和对它进行随机的扩展。即便上述条件都已满足，它仍然需要四对双绞对。因此，虽然传输线技术的功能十分强大，但在高频环境中，它并不是解决电缆问题的“万灵药”。