小发现：阻抗随频率增加不一定会减小

qingdalj

8 |4 e5 g' X$ U" }4 b( `, ~
       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。
$ Z0 N# z' N. x# e; L: T3 i1 a8 Z
8 T! V, z) x6 t! u) U' q( f       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。
9 T1 f3 F- G( O- H0 \    这里选取一种PCB材料的PP，它的参数如下图：

& E- x  }, W1 Z) j7 z2 r       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：
- `# u# x( m+ N( g0 ?' u2 s) a( L
) f. X7 p- p9 k& d) s' N       然后，将介质材料的介电常数按上面数据设置为分段形式：
; D7 ?! O; b  u- i
6 m" q3 g+ p* W& U5 d       然后点击calculate，得到如下结果：

( ~6 A. h" H! U" e$ P' ~5 c       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：
7 l) V; v; e  \2 g8 ~4 ^
" H3 z0 \+ J) e; Z- J& T- G/ X. `
       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。
: F  B: E( J, q1 P; l              （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。

' Y3 X! ?# \4 b: V+ @. Z% X4 T3 g    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。
7 F$ w/ u6 I" {' e1 q
$ q2 F! U* i) d( g) |) K  N, }( U( T附：
介电常数分段情况下，电容和电感的变化如下：
. X" b" ^& u* N# u7 A) y

介电常数固定情况下，电容和电感的变化如下：

qiangqssong

谢谢楼主的分析与分享!!