如何使用uSimmics（原QucsStudio）的Transmission Line Calculator【2026年版】

uSimmics（原QucsStudio）的Transmission Line Calculator（传输线计算工具）是一款内置工具，可即时计算传输线的特性阻抗和电气参数。本文以微带线（Microstrip Line）为例，讲解从各参数输入到将计算结果应用于电路仿真的完整流程。

本文要点

Transmission Line Calculator（传输线计算工具）是uSimmics（原QucsStudio）内置的传输线电气特性分析工具。可对PCB走线、同轴电缆、波导等各种传输线结构的特性阻抗（Z₀）、电气长度、有效介电常数及传输损耗等参数进行数值计算。

在RF和微波电路中，传输线阻抗不匹配会导致反射损耗和信号劣化，因此精确的传输线设计直接关系到电路性能。

从窗口顶部的下拉菜单中选择要计算的传输线类型。本例选择微带线（Microstrip Line）。

对于微带线，需输入以下材料参数：

参数	本例设置值	说明
介电常数（εr）	4.5	基板材料的相对介电常数。FR4基板典型值约为4.5，注意其随频率变化。
介质损耗角正切（tanδ）	0	介电损耗指标，忽略损耗时设为0。实际设计请参考材料数据手册。
电阻率（Resistivity）	0.0001	导体（铜）的电阻率参考值。
导体相对磁导率（Conductor μr）	0.999994	铜的相对磁导率，可近似为1（0.999994）。
导体表面粗糙度（Roughness）	0.1 μm	导体表面算术平均粗糙度，电解铜箔的典型值约0.1μm，高频时通过集肤效应影响损耗。
导体厚度（T）	20 μm	铜箔厚度。标准铜箔（1/2oz）约17μm，1oz约35μm。
基板厚度（H）	500 μm	介质基板厚度（到地平面的距离）。

输入需要仿真的PCB走线物理尺寸：

参数	本例设置值	说明
线宽（W）	1.0 mm	微带线导体条宽度，越宽特性阻抗越低。
长度（L）	100 mm	走线的物理长度，用于计算电气长度。

输入参数后，Transmission Line Calculator将实时显示计算结果。

本例计算结果：

由此可知，在FR4基板（线宽1.0mm、基板厚度500μm、介电常数4.5）上，微带线的特性阻抗略低于50Ω。若要接近50Ω，需将线宽适当减小（调整至约0.9mm左右）。

Transmission Line Calculator支持以下传输线结构：

类型	特点
Microstrip Line（微带线）	介质基板一面为导体条，另一面为地平面。PCB高频电路设计中应用最广泛。
Stripline（带状线）	嵌入介质基板内层的导体条，对外部电磁干扰的屏蔽效果好，用于多层PCB内层。
Coplanar Waveguide（共面波导）	同一平面上的中央导体条与两侧地线构成，低损耗，适合高频应用。
Coplanar Waveguide with Backside（背面接地共面波导）	在共面波导基础上增加背面地平面，屏蔽效果更强。
Slotline（槽线）	导体板上的窄槽构成，具有非对称传输特性，用于巴伦等变换器件。
Coaxial Cable（同轴电缆）	内导体与外屏蔽层之间填充介质，宽带稳定，广泛用于测量系统和连接线缆。
Twisted Pair Cable（双绞线）	两根铜线绞合而成，用于差分传输，具有良好的抗电磁干扰性能。
Rectangular Waveguide（矩形波导）	矩形截面金属管，仅能在截止频率以上的特定频带传输，主要用于微波和毫米波频段。

类型	特点
Coupled Microstrip Line（耦合微带线）	两根相互电磁耦合的微带线，用于耦合滤波器和巴伦设计。
Coupled Strip Line（耦合带状线）	相邻多根带状线，用于差分走线和耦合器设计。
Coupled Coplanar Waveguide（耦合共面波导）	相邻多根共面波导，适用于利用耦合效应的器件。
Coupled Coplanar Waveguide with Backside（背面接地耦合共面波导）	带背面地平面的耦合共面波导，兼具高屏蔽效果和耦合特性。