小发现：阻抗随频率增加不一定会减小

qingdalj

* H4 |; c7 P3 V
5 l& v' y2 C$ `2 T" f8 f       许多人都在讲随着频率的升高，传输线的特征阻抗会减小，我也一直这么认为。之前虽然有些疑问，但苦于无法验证自己的想法。用过polar的人应该都见过与下面类似的结果，相信很多人也是基于此得出的结论吧。
( f" R: J9 h: ~! J
$ K) T$ V& }4 A0 ]" ]& i       随着频率的升高，传输线电感会减小，而对于大多数PCB材料在频率升高时它的介电常数也会减小，从而导致传输线的有效电容也会减小。电感和电容都发生了变化，这使的我们不好判断阻抗的变化趋势了。
    这里选取一种PCB材料的PP，它的参数如下图：

  W# M. ?, b/ a) \5 o  B' L4 N       首先根据上述参数调整叠构，使得差分对阻抗约为90欧姆，如下图：
5 b  W6 Z! q( k* O) p6 {4 d  t
* D' {2 d# z3 }8 ~8 l6 X* A( x       然后，将介质材料的介电常数按上面数据设置为分段形式：
7 Z3 ^- E7 L; P: M+ B: M) H
       然后点击calculate，得到如下结果：
8 h% T9 @5 B, C  S5 G
  b- a1 p* u) |5 h0 T       这里给出不设置分段介电常数情况下的结果方便大家对比：

- e; e6 \* u6 |/ P, h
- \( E4 t* `& [! z6 b: j       现象描述：（1）介电常数分段情况下，在1GHz以内阻抗随频率增加而减小；1GHz以上阻抗随频率增加而增加（变化幅度较小），最终趋向稳定。
              （2）介电常数固定的情况下，传输线阻抗随频率增加而减小，最终趋向稳定。

    原因分析：对传输线阻抗产生影响的因素为电感和电容，电感减小导致阻抗减小（假设电容不变），电容减小导致阻抗增加（假设电感不变）（1）介电常数分段情况下，1GHz以内介电常数没有变化，仅电感对阻抗产生了影响；1GHz以上电感和电容都减小，共同影响了传输线阻抗。（2）介电常数固定的情况下，阻抗只受电感变化影响，电感持续减小导致阻抗持续减小。

    结论：频率升高，传输线的阻抗不一定会减小，可能会增加，也可能在不断波动。这里是特例，当然不能认为频率升高阻抗就增加了。

# w* G& q1 }" x) d& ~) u附：
) X7 [8 {: n0 J2 m* R! ^0 d介电常数分段情况下，电容和电感的变化如下：
! e& k+ C" F7 B- O7 G! Y) H

介电常数固定情况下，电容和电感的变化如下：
, Z. [; F# Y3 K. i2 L
4 J3 h% M5 r, Z! B+ }
" m5 H5 A6 |. t% D( Z9 S

qiangqssong

谢谢楼主的分析与分享!!