对于一条均匀的线，无论我们选择看哪里，我们都会看到沿线传播时相同的瞬时阻抗。有一个表征传输线的瞬时阻抗，我们给它起了一个特殊的名字：特性阻抗。
有一个瞬时阻抗是均匀传输线的特征。我们将这种恒定的瞬时阻抗称为线路的特性阻抗，或线路的特性阻抗。
为了区分我们指的是线路的特性阻抗的特殊情况，这是线路的固有属性，我们给它一个特殊的符号 Z0（下标为零的 Z）。特征阻抗以欧姆为单位给出。每条统一的传输线都有一个特征阻抗，这是描述其电气特性以及信号如何与其相互作用的最重要术语之一。
线路的特性阻抗将告诉我们信号沿线路传播时的瞬时阻抗。正如我们将看到的，这是影响传输线电路中信号完整性的主要因素。
特性阻抗在数值上等于线路的瞬时阻抗并且是线路固有的。它仅取决于介电常数和每单位长度线路的电容。它不依赖于线的长度。对于均匀线，特性阻抗为：
如果线路是均匀的，它只有一个瞬时阻抗，我们称之为特性阻抗。线路均匀性的一种衡量标准是瞬时阻抗在长度方向上的恒定程度。如果线宽沿线方向变化，则整条线没有单一的瞬时阻抗值。根据定义，非均匀线没有特性阻抗。当横截面均匀时，信号在互连中传播时所看到的阻抗将是恒定的，我们说阻抗是受控的。因此，我们称均匀截面传输线为可控阻抗线。
我们将沿其长度方向具有恒定瞬时阻抗的传输线称为受控阻抗线。将所有互连都作为受控阻抗线制造的电路板，都具有相同的特性阻抗，称为受控阻抗电路板。所有高速数字产品，电路板大于约 6 英寸且时钟频率大于 100 MHz，均采用受控阻抗电路板构建。
当沿线的几何形状和材料属性恒定时，线路的瞬时阻抗是均匀的，一个数字就完全表征了线路的阻抗。
可以制造具有几乎任何均匀横截面的受控阻抗线。有许多可以控制阻抗的标准横截面形状，其中许多形状系列都有特殊名称。例如，将两根圆线绞在一起称为双绞线。被外导体包围的中心导体是同轴或同轴传输线。宽平面上的一条窄信号线是微带线。当返回路径是两个平面并且信号线是它们之间的窄带时，我们称之为带状线。受控阻抗互连的唯一要求是横截面保持不变。
有了单位长度电容和特征阻抗之间的这种联系，我们现在可以将我们对电容的直觉与我们对特征阻抗的新直觉联系起来：增加一个会减少另一个。对于传输线中的两个导体，我们通常对电容和单位长度的电容有很好的直观感觉。如果我们使两个导体更宽，我们就会增加单位长度的电容。这将降低特性阻抗。如果我们将它们移得更远，我们会降低单位长度的电容并提高特性阻抗。
对于使用FR4介质的微带线，当线宽是介质厚度的两倍时，特性阻抗约为50欧姆。当我们使电介质间隔变大时，特征阻抗会发生什么变化？一开始并不明显。然而，我们现在知道，传输线的特性阻抗与导体之间单位长度的电容成反比。(所以说对于叠层来说，如果第一层和第二层之间的ＰＰ越厚，单位长度的电容越小，传输线的特性阻抗就会变大，如果需要控制阻抗不增加，就需要将线变宽，增加单位长度的电容，降低特性阻抗）
因此，如果我们将导体移得更远，电容会减小，特性阻抗会增加。使微带信号走线更宽会增加单位长度的电容并降低特性阻抗。如图 7-10 所示。
一般来说，具有薄电介质的宽导体将具有低特性阻抗。例如，由 PCB 中的电源和地平面形成的传输线的『特性阻抗』将具有『低特性阻抗，一般小于 1 欧姆。具有厚电介质的窄导体将具有高特性阻抗。具有窄线的信号走线将具有高特性阻抗，通常在 60 欧姆和 90 欧姆之间。
常见的特性阻抗多年来，已经为专门的受控阻抗互连建立了各种规范。图 7-11 中列出了其中的一些。最常见的一种是 RG58。实际上，实验室中使用的所有通用同轴电缆，带有卡口式 BNC 连接器，都是用 RG58 电缆制成的。该规范定义了内导体和外导体直径以及介电常数。此外，当遵循规范时，特性阻抗约为 52 欧姆。查看电缆的侧面，您会看到印有“RG58”字样。
还有其他电缆规格。了解 RG174 很有用。它比 RG58 更细，更灵活。当试图在狭小空间内缠绕电缆或需要低应力时，RG174 的灵活性非常有用。它的指定特性阻抗为 50 欧姆。有线电视系统中使用的同轴电缆指定为 75 欧姆。这种电缆的单位长度电容低于 50 欧姆电缆，并且通常比同类 50 欧姆电缆更粗。例如，RG59 比 RG58 厚。
双绞线通常用于高速串行链路、小型计算机系统接口 (SCSI) 应用程序和电信应用程序，由 18 至 26 号线制成。对于常用的典型绝缘厚度，特性阻抗约为 100 欧姆至 130 欧姆。这通常比电路板中使用的阻抗更高，但它与典型电路板迹线的差分阻抗相匹配。
有一种特性阻抗具有特殊的基本意义：自由空间。如前所述，在传输线中传播的信号实际上很轻，电场和磁场由信号和返回路径导体捕获和引导。作为传播场，它在复合电介质中以光速传播。如果没有导体来引导场，光将以波的形式在自由空间中传播。这些是电场和磁场的波。当波在空间中传播时，电场和磁场会出现阻抗。波的阻抗与两个基本常数有关——自由空间的磁导率和自由空间的介电常数：
这两个常数的组合是传播波将看到的瞬时阻抗。我们称之为自由空间的特性阻抗，大约为 377 欧姆。这是一个基本数字。当天线的阻抗与自由空间的 377 欧姆匹配时，天线的辐射能量得到优化。只有一个特性阻抗值具有根本意义，它是 377 欧姆。所有其他阻抗都是任意的。互连的特性阻抗几乎可以是任何值，受可制造性约束的限制。
但是 50 欧姆呢？为什么它如此常用？ 50 欧姆有什么特别之处？它的使用在 20 世纪 30 年代初期开始流行，当时无线电通信和雷达系统变得很重要，并推动了使用高性能传输线的首要要求。应用是将无线电信号从效率不是很高的发电机传输到无线电天线，衰减最小。正如我们在第 9 章“损耗线、上升时间退化和材料特性”中所示，同轴电缆的衰减与内导体和外导体的串联电阻除以特征阻抗有关。如果电缆的外径是固定的，则尽可能使用最大直径的电缆，则存在可使衰减最小的最佳内径。
内径太大，电阻变小，但特性阻抗也变小，衰减变大。内导体直径太小，电阻和衰减都很大。当您探索内半径的最佳值时，您会发现最低衰减值也是产生 50 欧姆的值。大约 100 年前选择 50 欧姆的原因是为了最大限度地减少固定外径同轴电缆的衰减。它被用作提高无线电和雷达系统效率的标准，并且易于制造。一旦采用，使用该阻抗值的系统越多，它们的兼容性就越好。如果所有测试和测量系统都匹配这个标准的 50 欧姆，那么仪器之间的反射就会最小化，信号质量就会得到优化。
在 FR4 中，如果线路宽度是电介质厚度的两倍，则可以轻松制造 50 欧姆的微带线。还可以制造大约 50 欧姆的各种特性阻抗，因此它是印刷电路板技术中的软优化。
在高速数字系统中，许多权衡决定了整个系统的最佳特性阻抗。其中一些如下图 所示。一个好的起点是 50 欧姆。在相同的间距下使用更高的特性阻抗意味着