有损线、上升边退化与材料特性

边沿快速变化的信号经过一段实际传输线之后，输出信号的上身边将变长。在以太网中，传输线损耗是首要的信号完整性问题，上升边变长是由于信号的高频分量衰减比低频分量衰减大得多。主要是由于损耗不是常量型损耗，而是随着频率的变化而变化，因此与频率引起的损耗引起了上升边退化、符号间干扰、眼图塌陷及确定性抖动。当上升边退化使得接受到的上升边显著拉长到与单位间隔可比拟的程度，这就引起了码间干扰。与频率相关的损耗和上升边退化引起的重要后果就是符号间的干扰：位模式的精确波形取决于他之前已经走过的那些位。其中眼图是一个重要的手段。

传输线中的损耗：

1、辐射；2、耦合到相邻走线；3、阻抗不匹配；4、导线损耗；5、介质损耗

因此，阻抗突变对传输线失真有极大的影响，他直接引起接收信号上升边的退化，前面已经讨论，由于反射的能量使得上升边变长。而导线损耗和介质损耗是传输线上信号衰减的根本原因。（R和G）.在高速电路中，介质的损耗会产生更大的影响，因此在高速电路中十分关注叠层材料的耗散因子，他十分重要。

导线损耗：主要来自于导线本身的电阻以及高速时候的趋肤效应。由于趋肤效应，使得R增大，损耗更大。

趋肤深度：

                                                                

因此这时候的R的计算要把面积换成w*δ。

介质损耗：理想的电容器不消耗能量，然而现实中的介质材料都有相应的电阻率。当电容两极平面之间填充实际材料并施加在有直流电压时，将有直流电流通过。我们称其为漏电流。

                                        

                                     

大多数介质的体电阻率很高，其损耗能量可忽略不计，然而体电导率跟频率有关，频率越高，电阻率越小，这就不能忽略了，随着评率的增加，上升沿则更短，高频分量越丰富，对于高频分量的损耗就不能忽略不计了。

【下面介绍耗散因子，这个主要是跟材料相关，如果没有学过材料不用关注，高频时候，由于偶极子的运动增加，电导率随着频率的升高而提升，材料中发生旋转的偶极子数越多，在电场作用下的偶极子移动量越大，体电导率就越高。在电解质材料物理中，为了表征不同材料中偶极子的情况，引入了一个与偶极子运动相关的新材料特性称为耗散因子，

                                                       

其中吧损耗角的正切角定义为耗散因子。它是对材料中偶极子数目和偶极子在电场中旋转幅度大小的度量。他和趋肤深度用的是同一个符号，但是两者之间没有半毛钱关系，导体和电解质的材料电子结构具有很大的不同，电解质光谱学就是因为电解质的电子结构不同，则耗散因子、介电常数不同，均和电磁场频率有关，通过检测耗散因子与频率的关系，就能够测量聚合体的凝固度。其中交叉链度越高，偶极子压合越紧密，耗散因子越小。相对介电常数表示的是材料如何加大电容和降低材料中的光速。耗散因子表征偶极子数目及其运动，给出电导率随频率成正比提高的系数值。他们有一定的关系，他们都与偶极子数、偶极子的大小和迁移率有关。由于损耗的关系我们定义一个复介电常数，

                                                        

定义复介电常数，是虚部产生与电压同向的电流，并与损耗有关。

                       

电流的虚部与电压90度相差，他就是我们所熟知的容性电流也就是电容存储的那部分能量，而实部与电压同向，其性能如同电阻器引起损耗，实际上它恰恰与复介电常数的虚部有关。因此又可以定义个损耗角

                                                                     】

有损传输线的建模，前面其实已经建模过了只不过我们当时忽略了电阻和电导。

                                                               

计算可得

                                           

随着频率的增加，我们可以看出当ω≈∞时候，z≈L/C。这就又变成无损传输了，因此随着频率的增加，电路反而工作在低损耗区。信号速度，从上面的公式也可以看出，速度与频率有关（色散），这是由于损耗引起，损耗的影响就是它将低频分量速度降低的程度要比高频分量速度降低要更大。色散引起高频分量比低频分量传播速度快，对应在时域中，快速上升沿先到达，接着慢速的上升尾巴，这使得上升边明显变长。

本征互联的带宽：                     

                                                  

RT=0.35/BW。

                                                        

知道互联的带宽就可以知道本征延时，有知道输入信号的本征延时，也就可以得到接收器接受的信号延时了。

 

                                                     

有损线的时域行为。对于理想的有损传输线，将频域中实际测量的S参数与其模型预估结构相比较，只要材料特性无误，这个简单的理想模型至少能非常好的工作到10GHz以上。

上面两个图可以看出随着互联长度变化的波形变化，还有就是损耗和无损耗的变化。

                                     

不同损耗的眼图。解决眼图差的问题，主要是通过改善传输线或者是采用信号处理技术（CTLE）用以提高眼图的睁开度。