高速通信系统日益增长的传输速率使得信号工作频率节节攀升,传输线参数对信号传输性能的影响、印制电路板中抖动和噪声问题愈发突出,传统电子设计方法和经典传输线理论不再适用高速高集成度电子系统的研究。运用信号完整性理论分析高速通信系统传输线特性、噪声与抖动具有重要意义。首先从导体、介质和返回路径三个方面探讨非均匀传输线对信号的影响。对导体建立了表面粗糙度模型,计算了其交流电阻、电抗；在构建传输线电介质无穷极点频变模型的基础上,探讨了介质纤维交织结构对特定长度差分线的模式转换影响；研究了平面分割槽线引起的信号衰减和电流串扰问题,并给出相应的解决措施。接着研究串行和并行信号抖动和噪声问题。以实际项目为背景,在前仿真中采用概率统计分析方法和双狄拉克模型给出DDR3信号抖动合理的概率分布,避免最大失真分析的悲观估计,并在后仿真中利用Q变换的尾部拟合以提高分布函数尾部精度。研究了DDR3的时序分析方法,完成了抖动、噪声、时序的前预算和后验证的高速设计流程。建立传输线的无损电路模型,研究表明信道的寄生参数导致信号电压差,造成信号抖动。引入等效噪声模型探索高速串行通信链路的码间干扰产生机制,将离散的时序干扰量综合为一个幅度噪声值,形成新的评价视角；根据码间干扰概率分布估算了包含均衡器的实例链路等效电压噪声,结合ANSYS Designer对高速串行系统进行建模,多角度对比分析了不同均衡器的码间干扰消除效果,并提供了一个新的码间干扰等效电压噪声评价指标。运用统计分析方法对10Gbps差分链路建立了响应曲面模型,利用统计软件JMP合理预测了信号在参数波动范围内的传输质量和电气性能扰动,且有效预测最优和最劣参数组合。本论文的研究成果对通信系统可靠性设计有一定的理论指导意义和应用价值。