信号完整性分析基础知识之有损传输线、上升时间衰减和材料特性（十）：有损传输线在时域中的表现
然而，由于有损线路的衰减性质，上升时间会失真，并且波形不是简单的高斯边缘。波形的初始部分速度较快，上升沿有很长的尾部。如果我们仅使用一个数字（例如 10−90 上升时间）来描述上升时间，那么我们对于信号何时达到与触发阈值相关的电平会有一种扭曲的感觉。在有损状态下，上升时间的意义较小，更多地只是经验法则。
图 9-26 显示了通过损耗因数约为 0.01 的 FR4 中的 15 英寸长有损传输线测得的输入波形和输出波形的示例。所得的上升沿波形不是非常高斯的。
将频域中实际有损传输线的实际测量 S 参数与理想有损传输线模型的预测进行比较，很明显，简单、理想的模型可以在至少高于 10 GHz 的频率下很好地工作，前提是我们拥有正确的材料特性。这种理想的有损传输线模型也应该是预测实际传输线时域行为的良好模型。这种理想的有损传输线模型的基础是串联电阻与频率的平方根成正比，并联电导与频率成正比。这就是大多数真实有损线路的行为方式。
然而，这不是理想电阻的行为方式。理想的电阻元件随频率恒定。如果我们使用的时域模拟器仅具有串联电阻和并联电导的理想电阻元件，则它将无法准确模拟有损线路的影响。如果电阻随频率恒定，则衰减将随频率恒定，并且不会出现上升时间衰减。输出上升时间看起来与输入上升时间相同，只是幅度稍小一些。
仅具有电阻随频率变化的常数的电阻元件模型的模拟器作为有损线路模拟器毫无价值。它将错过对性能最重要的影响。
通过使用具有理想有损线模型（具有频率相关电阻和电导）的有损线路模拟器，可以评估时间相关波形。图 9-27 显示了使用有损线路仿真器进行瞬态仿真的示例。
如果类似的互连与 1 GHz 时钟一起使用，则远端产生的信号将类似于图 9-28 中所示的信号，
比较20英寸长和40英寸长情况下的无损模拟和有损模拟。
评估有损传输线影响的最有效方法是在眼图中显示传输信号。这显示了对于所有位组合可以辨别每个位模式的程度。合成伪随机位模式，并模拟通过互连传输的信号。每一位都与前一位重叠，并与时钟同步。如果没有 ISI，眼图将完全打开。换句话说，无论之前的模式是什么，每个位看起来都是一样的，并且与前一个位相同。它的眼图看起来就像一个周期。
损耗和其他影响（例如过孔的电容不连续性）造成的 ISI 程度将使眼图崩溃。如果眼图塌陷超过接收器的噪声容限，误码率就会增加，并可能导致故障。图 9-29 显示了 FR4 中 50 欧姆、36 英寸长的背板走线情况下的模拟眼图，没有损耗或不连续性，然后依次打开电阻损耗、介电损耗和一个 0.5 pF 过孔在线的任意一端。本例中的线宽为 4 密耳。刺激源的比特周期为 200 皮秒，对应于 5 Gbps 的比特率。
在最终的模拟中，包括来自过孔的损耗和电容负载，眼图基本闭合，并且在此比特率下无法使用。为了获得可接受的性能，必须改进传输线或使用信号处理技术来增强眼图的张开度。