把走在表层的线称为微带线（Microstrip Line），主要是由于其结构特点和信号传播方式具有“微型波导”的性质，这一命名来源于微波工程的理论基础。以下是具体原因：

1. “微带”命名的来源

• “微”表示微型、紧凑：微带线的尺寸较小，通常是为了满足微波频段（高频信号）的小尺寸要求，与传统的大型波导（如同轴电缆或矩形波导）相比，它更为紧凑、适合 PCB。

• “带”表示其带状的物理形态：微带线是指在 PCB 的表层走线时，信号线以平面带状的形式分布，线宽较窄但足够承载高频信号。

2. 与传统波导的对比

• 微带线在高频信号中具有类似于波导的功能，它通过基板下方的接地平面和表面的信号线来形成导电路径，限制电磁场的传播。

• 相比传统波导（如矩形波导或同轴电缆），微带线实现了更低的成本、更简单的制造工艺，同时保留了良好的高频性能。

3. 表层走线的特性

微带线的电磁场分布和设计特点决定了其作为表层传输线的独特优势：

• 电磁场传播特点：

• 微带线的电场分布在信号线和接地平面之间，部分在 PCB 的介质中，部分在空气中。

• 这种场分布使微带线的传播特性兼具空气和介质的影响。

• 优势：

• 走线容易，可直接在 PCB 表面加工。

• 阻抗容易调整，通过改变线宽、基板厚度等参数即可实现特定的阻抗匹配（如 50Ω 或 75Ω）。

4. “微带”与其他传输线的命名对比

相比于其他类型传输线，微带线的命名反映了其显著特征：

• 带状线（Stripline）：带状线走线埋在 PCB 内部，与微带线不同，电磁场完全限制在介质中。

• 共面波导（Coplanar Waveguide）：共面波导的信号线和接地线位于同一层，强调了“共面”的几何特性。

• 槽线（Slotline）：槽线通过接地平面的狭缝传播信号，命名反映了狭缝结构。

• 微带线（Microstrip Line）：它的信号线在表层，是表面波导的一种简化形式，体现了其“微型带状”特性。

5. 总结

微带线的命名反映了它的主要特点：

• “微”：表明其相较传统波导的小尺寸和集成度，适合在 PCB 上用于高频信号传输。

• “带”：形容其带状的物理结构，信号线以带状形式在表层传播。

因此，表层的信号走线被称为微带线，既简洁又准确地描述了它的几何形状、工作原理和电磁特性。

PCB 走线方式多种多样，主要根据工作频率、阻抗匹配要求、电磁兼容性等因素来选择。以下是主要的 PCB 走线形式及其详细说明：

1. 微带线（Microstrip Line）

• 结构：导体线在介质（PCB基板）表面，下面是一层连续的接地平面。

• 特性：

• 单端传输线，易于制造。

• 信号主要在导线上方和周围传播，电场分布在空气和介质中。

• 特性阻抗由线宽 www、基板厚度 hhh、介电常数 ϵr\epsilon_rϵr 决定。

• 应用：

• 高频信号传输（如射频电路）。

• 低制造成本的单层或双层 PCB。

  

  

2. 带状线（Stripline）

• 结构：导体线嵌入在两层接地平面之间，完全被介质包裹。

• 特性：

• 电磁场完全限制在介质内部，因此辐射较低，电磁兼容性好。

• 阻抗更容易控制，但导线长度增加会带来更大的损耗。

• 对称结构提供了更好的信号完整性。

• 应用：

• 多层 PCB，尤其是对信号完整性要求高的高速数字信号传输。

3. 共面波导（Coplanar Waveguide, CPW）

• 结构：导体线和接地平面位于同一层，导线两侧有接地线，通常还有底部接地层。

  

• 特性：

• 适用于高频信号传输。

• 电磁场主要集中在导线和接地线之间。

• 阻抗易于调整，通过改变导线与接地线的间距即可。

• 分类：

• 开放式共面波导：无底部接地平面。

• 带底部接地的共面波导：有底部接地平面，抑制辐射损耗。

• 应用：

• 高频电路，如射频和微波通信电路。

4. 平行板波导（Parallel-Plate Waveguide）

• 结构：两层金属平面之间的信号传输，信号导体与地不直接接触。

• 特性：

• 适用于较宽频带的信号。

• 电磁场在两金属板间传播。

• 辐射损耗较小，但结构复杂。

• 应用：

• 特殊的射频设计。

  
  

  

5. 差分对（Differential Pair）

• 结构：两条紧密并行的导线，一条传递正信号，另一条传递负信号。

• 特性：

• 抗噪能力强，差分信号的噪声可以互相抵消。

• 对称布线可以减少 EMI（电磁干扰）。

• 阻抗控制重要，通常为 90Ω 或 100Ω。

• 应用：

• 高速数字信号，如 HDMI、USB、LVDS、以太网。

  
  

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• 差分对确实可以分为微带线差分对和带状线差分对，主要根据差分对的走线位置（PCB 表层或内层）以及对应的电磁场分布和结构来分类。两者在设计、特性以及应用场景上有所不同，下面将进行详细的对比和说明：

• 1. 微带线差分对

• 定义：

• 微带线差分对是指差分对的两根信号线位于 PCB 的表层，且其参考平面（接地层）位于信号线的下方。

• 特点：

• 电磁场分布：

• 差分对之间的电磁场主要集中在两根差分线之间（差分模式）。

• 一部分场分布在 PCB 的介质中，另一部分暴露在空气中（因此有部分影响来自空气）。

• 传输阻抗：

• 通过线宽（w）、间距（s）、基板厚度（h）等参数设计实现特定的差分阻抗（通常为 100Ω 或 90Ω）。

• 适用频率：

• 适合高频或超高频场合，常用于信号速度要求高（如 GHz 级别）的场景。

• 优势：

• 易于加工：微带线差分对直接在 PCB 表层加工，制造简单。

• 便于调试和测试：表层走线可以更容易地接触探针或示波器进行测量。

• 缺点：

• 对环境干扰较敏感：由于部分电磁场暴露在空气中，易受到周围环境干扰（如相邻信号线的串扰、外界电磁辐射等）。

• 辐射略高：信号辐射比埋在内部的带状线差分对稍高。

• 2. 带状线差分对

• 定义：

• 带状线差分对是指差分对的两根信号线位于 PCB 的内层，并夹在两个参考平面（接地层或电源层）之间。

• 特点：

• 电磁场分布：

• 电磁场完全限制在 PCB 的介质中，差分模式的场集中在差分对之间。

• 周围的接地层（上下接地平面）对信号提供了更好的屏蔽效果。

• 传输阻抗：

• 通过差分线的线宽（w）、间距（s）、介质厚度（h 和 b）等参数设计实现特定的差分阻抗。

• 适用频率：

• 更适合超高频、高速信号（如 PCIe、SATA 等高速接口），特别是对电磁干扰要求严格的场景。

• 优势：

• 抗干扰能力强：由于电磁场限制在介质中，外界的干扰被显著减小。

• 辐射低：带状线结构的电磁场更加集中，信号辐射低。

• 缺点：

• 加工复杂：需要设计成内层走线，制造工艺稍复杂。

• 不便于调试：内层信号不容易接触到探针或测试设备。

6. 悬空线（Suspended Line）

• 结构：导体线悬空在空气中，接地面位于导线下方。

• 特性：

• 电磁场分布大部分在空气中，损耗小。

• 制作复杂，不常用于常规 PCB。

• 应用：

• 高频/低损耗传输需求。

  
  

7. 嵌入式波导（Embedded Waveguide）

• 结构：信号线嵌入介质中，同时被上下接地平面包围。

• 特性：

• 对电磁场的约束更强。

• 电磁干扰低，适合高密度设计。

• 应用：

• 高可靠性和高频应用，如 5G、毫米波通信。

8. 槽线（Slotline）

• 结构：接地平面上有一条窄缝隙，信号通过缝隙传播。

• 特性：

• 信号沿缝隙传输。

• 通常与共面波导结合使用。

• 应用：

• 微波天线和滤波器。

9. 跳线（Wire Bond）

• 结构：使用导线或焊接跳线来连接两点。

• 特性：

• 辐射损耗较高。

• 用于跨越 PCB 的复杂布线，但不适合高频信号。

• 应用：

• 调试或低频电路。

对比总结