傳輸線模擬經驗談
傳輸線的基本理論討論完後，來談談傳輸線的模擬。傳輸線在學術上它會是無損的(為了發Paper通常都用這個當藉口)，但對於在做實務上的訊號傳輸，怎麼可能會無損無輻射，所以說會模擬只會一半，會建出與實際相同傳輸線模型才是真的專業。在高速傳輸的世代，對於IC產業或電子製造產業，傳輸線如何佈線是相當重要的。
首先我們來討論一下傳輸線的等效電路，事實上，傳輸線的等效電路可以分成四個種類。倒ㄈ型(a)、L型(b)、T型(c)、π型(d)，在SPICE模擬上可以選擇任一模型來等效或是直接用傳輸線模型來做。但就簡單分析而言，L型會相對直觀一些。如下圖。
若是使用模擬軟體的傳輸線模型，會需要輸入特徵阻抗，傳輸線的波速與長度等。這邊我早期在念書時，有犯過一個錯誤，提醒大家一下。我之前一直認為訊號傳輸都會一直是以光速來傳遞，但這句話只對一半。只能說天線是，但傳輸線不是。天線訊號能量是在空氣中傳遞，但傳輸線是有金屬導體的，還會隨頻率等效電容與電感。在前的文章有說過，傳輸速率會因為介電系數↑，傳輸線波速↓。但以電路來說就是將電壓或電流做兩次偏微分得到
所以以一般的RG-58傳輸線的波速約為2x10^8 m/s，這個在模擬輸入錯了，模擬人生也就差不多了，開玩笑的，只能說我也是在這上吃了悶虧。
這篇文章不是談如何模擬傳輸線，而算是一些模擬準則的分享。當要模擬一段傳輸線，要使用Lump元件來完成時，在教科書上都會說要△Z(傳輸線長度)趨近於零。當然模擬時傳輸線最小變化量建立一組Lump元件模型當然是最好，但重點是要多小? 根據經驗法則是二十分之一波長(λ/20)來建一組Lump模擬元件是最基本的。下圖來比較一下模擬差異分別在△z=λ/5和△z=λ/20。
綠色線是入射電壓Vin，紅色為經過傳輸線後輸出之電壓Vout，可以看出切的越細，傳輸線模擬就會越準確。
參考資料
1. Transmission Line Theory，田慶城，高頻信號傳輸特性與電路量測
