传输线是一种场的简化概念，关注的是互连的阻抗、时延和信号的波形。传输线的两个重要特征是特征阻抗和时延，说的都是传输线对信号的作用。1、传输线概述
1.1 信号与返回路径
一般的传输线都是由两条有一定长度的导线组成，一条称为信号路径，另一条称为返回路径。信号完整性的许多问题都源自于返回路径设计不当，返回路径有时可能是个电源平面，如 VCC 平面，有时可能是一个低电平平面。信号路径与返回路径没有严格的区分，可以将任意一条视为信号路径，而另一条视为返回路径。
信号进入传输线以后，以材料中光（电磁）速沿传输线向前移动，信号通常是指信号路径与返回路径相邻两点间的电压。
数字设计中最常用的两种传输线是微带线和带状线。微带线只有一个参考平面，微带线分为埋层微带线和不埋层微带线，埋层微带线指传输线虽然嵌入在介质中，但仍只有一个参考面。带状线分布在内层，有两个参考面。
Figure 1 Map of the signal, frozen in time on a transmission line. The signal is the voltage between two adjacent points on the signal and the return paths.
1.2 均匀传输线
传输线几何结构有两个基本特征：导线沿线横截面的均匀程度和两导线的相似/对称程度。如果导线上任何一处的横截面相同，如同轴电缆，称这种传输线为均匀传输线。如果两导线的形状和大小都一样，又称为对称传输线，双绞线是一种对称传输线。
高速互联必须设计成均匀传输线，减小非均匀传输线的长度。因为均匀传输线的阻抗是可控的，反射较小。如果非均匀传输线足够短，也不会引起信号完整性问题。
传输线只有一个功能：在系统所允许的不完整限度内，把信号从一端传输到另一端。计较是均匀还是非均匀，对称还是非对称，主要看它对信号的影响程度。大多数情况下，是返回路径的非均匀结构严重影响地弹和电磁干扰问题。
1.3 传输线上的信号
信号在传输线上的传播速度就是电磁波在介质中的传播速度，而不是导体电子的速度。信号是指信号路径与返回路径之间的电压或电流。传输线上的信号电压使得两导线之间产生电场，两导线之间的电流回路产生了磁场。
信号不完整性问题的产生，和互连突变长度与信号前沿空间延伸之间的相对比值有关。
Figure 2 The electric field building up in a transmission line as the signal propagates down the line. The speed of the signal depends on how fast the changing electric and magnetic fields can build up and propagate in the materials surrounding the signal- and return-path conductors.
2、传输线阻抗
2.1 传输线瞬时阻抗
传输线的瞬时阻抗是指信号沿传输线上传播时信号所感受到的阻抗，如果横截面均匀，沿线的瞬时阻抗将处处相等，在突变处瞬时阻抗会变化。瞬时阻抗等于所加电压与流过电流的比值，如下式所示
2.2 特征阻抗
对于均匀传输线，当信号在上面传播时，在任何一处受到的瞬时阻抗都相同。在瞬时阻抗不变时，我们称其为特征阻抗，每种均匀传输线都有特征阻抗。反映传输线均匀且特性恒定的瞬时阻抗，称之为特征阻抗。
沿线特征阻抗是一个常量的传输线称为可控阻抗传输线。许多标准横截面的传输线阻抗都是可控的：宽平面上方的窄带信号线，称做微带线；返回路径是两个平面，信号线是在两平面中间的窄带线称做带状线。
特征阻抗描述的是传输，不消耗功率，它是纯电阻性阻抗，表征了电压/电流同相传输的特点。常用互连的特征阻抗如下所示：
传输线的阻抗是指传输线末端开路时驱动器的输入阻抗，如下图所示，传输线上的电压就是传输线的阻抗 Z0 与源电阻 Rsource 串联分压的大小。
Figure 3 Top: Output gate driving a transmission line. Bottom: equivalent circuit model showing the voltage source, which is the driver, the output-source impedance of the driver gate itself, and the transmission line modeled as a resistor, which is valid during the round-trip time of flight of the transmission line.
2.3 传输线模型
传输线的零阶模型，是指信号路径与返回路径之间有多节小电容器。如果电容器两端的电压不变，就没有电流，当信号的上升沿加到传输线上时，两导线之间的电压迅速升高。在电压前沿经过之处，电容器两端的电压发生变化 dv/dt，第一个电容器就有电流流过 i = Cdv/dt。
只有电压变化的地方，才有电流出现。在信号的前沿延伸所到之处，就有电流从电容器中流过。因此，也可以看作是一个动态前进的电流源。信号的瞬时阻抗就是信号电压与电流的即时比值。为了保持信号完整性，就要保持瞬时阻抗是恒定的。
无论信号路径是弯曲的，还是直角拐弯的，平面上的返回电流都会跟随它，以使回路电感尽量保持最小。任何妨碍返回电流靠近信号电流的因素，都会增加回路电感，并增加信号受到的瞬时阻抗，将引起信号失真。
Figure 4 Signal current gets to the return path through the distributed capacitance of the transmission line. Current is flowing only from the signal conductor to the return conductor where the signal voltage is changing——where there is a dV/dt.