小发现：阻抗随频率增加不一定会减小

qingdalj

       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。
7 K9 z! O; m- p8 E5 W* a5 [
       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：
* q/ j; m5 U% P
- L4 h. o: p9 S4 [- \       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：
) E. E( M) u1 }0 ?5 |
* D' a& I" s. r5 K6 T0 ^! p       然后，将介质材料的介电常数按上面数据设置为分段形式：
  k$ w% O6 B* g2 [* ~- j# G
1 a, h; S2 r. C1 ^% ~       然后点击calculate，得到如下结果：
1 I) f7 C. R- t4 @# l0 W# k7 S! u
       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：


       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。
0 s: X0 G9 Z5 m/ l3 i7 n# t
    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。
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; Z% [* [: J5 |* F3 j附：
! k% @" b/ {4 f$ }; _$ e0 Q, K介电常数分段情况下，电容和电感的变化如下：
  E) F# P, Y# F

介电常数固定情况下，电容和电感的变化如下：


6 `, C1 G' Y: u% F

qiangqssong

谢谢楼主的分析与分享!!