特征阻抗（Characteristic Impedance, Z₀ ）是电磁波在传输线介质中传播时，电场与磁场相互作用所体现的"波阻抗"。在高频情况下，当导线长度超过信号波长的1/10时，导线不再被视为理想导体，必须采用分布参数模型（RLCG模型）进行分析。

理论基础： 根据电报方程（Telegrapher's Equations），特征阻抗由传输线的分布电感（L）和分布电容（C）决定。在理想无损线中，其计算公式为：

在PCB layout设计中，有如下多个因素会影响特征阻抗：

1. 线宽(W)：导体宽度直接影响电容分量。线宽增加时，导体与参考平面间的电容增大，导致特征阻抗降低。例如，当微带线宽度从5mil增加到10mil时，在相同介质条件下，特征阻抗可能从70Ω降至35Ω。
2. 介质厚度(H)：信号层与参考平面之间的距离。介质厚度增加会减小单位长度电容，从而使特征阻抗升高。例如，将介质厚度从4mil增至8mil，特征阻抗可能从50Ω升至70Ω。
3. 铜厚(T)：导体厚度影响边缘电场分布。铜厚增加时，边缘电容效应增强，特征阻抗略微降低。通常1oz铜厚(1.4mil) 比0.5oz铜厚(0.7mil) 的特征阻抗低约2-3Ω。
4. 介电常数 ( ε_r )：介质材料的固有属性。 ε_r 值越高，单位长度电容越大，特征阻抗越低。例如，在相同几何尺寸下，使用 ε_r =4.5的FR4材料比 ε_r =3.5的高频材料特征阻抗低约15%。

PCB的走线模型有两种，微带线模型与带状线模型。

1. 微带线 (Microstrip Line)

   结构特点：信号导体位于PCB表面，下方是介质基板和参考平面。

   特征：存在部分空气介质，有效介电常数介于空气和基板材料之间。

   典型应用：表层高速信号走线。

   优势：易于布线和测试。

   阻抗计算公式：

   方程式 2. $Z_0=\frac{87}{\sqrt[]{{\epsilon }_r+1.41}}\mathrm{l}\mathrm{n}\left(\frac{5.98H}{0.8W+T}\right)$
2. 带状线 (Strapline)

   结构特点：信号导体完全嵌入在两个参考平面之间的介质中。

   特征：完全被介质包围，电场分布相对微带线更均匀。

   典型应用：内层高速信号走线。

   优势：更好的电磁屏蔽性能。

   阻抗计算公式：

   方程式 3. $Z_0=\frac{60}{\sqrt[]{{\epsilon }_r}}\mathrm{l}\mathrm{n}\left(\frac{1.9\left(2H+T\right)}{0.8W+T}\right)$

在汽车应用中，为了实现最大功率传输并最小化反射，通常严格定义阻抗控制标准： 同轴电缆（Coax）：标准单端阻抗为 50 Ω。屏蔽双绞线（STP）：标准差分阻抗为 100 Ω。任何阻抗的不连续点，如连接器、过孔或线宽变化，都会导致信号反射，进而影响信号完整性。