传输线模型

由平行双导体构成的引导电磁波结构

由平行双导体构成的引导电磁波结构称为传输线（Transmission Line）。人们熟知的传输线有平行双导线、同轴线、平行平板波导及其变形——微带线。

产品介绍

普通电缆足以传输低频交流电，如家庭用电（每秒钟变换100~120次方向）和声音信号。然而，普通电缆不能用于输送无线电频率范围的电流或更高频率的电流，这种频率的电流每秒钟变更百万次方向，能量易于从电缆中以电磁波的形式辐射出来，从而造成能量损耗。射频电流也容易在电缆的连接处（如连接器和节点）反射回发射源。这些反射作为瓶颈，阻止了信号功率到达目的地。传输线使用了特殊的结构和阻抗匹配的方法，能以最小的反射和最小的功率损耗传输电磁信号。大多数传输线的显着特点是它们具有沿其长度方向均匀的横截面尺寸，使得传输线有着一致的阻抗，被称为特性阻抗，从而防止了反射的发生。传输线有多种形态，例如平行线（梯线、双绞线）、同轴电缆、带状线以及微带线。电磁波的频率与波长成反比。当线缆的长度与传输信号的波长相当时，就必须要使用传输线了。

传输微波频率信号时，传输线的功率损失也会比较明显，这时应当使用波导管替代传输线，波导管的功能是作为限制和引导电磁波的“管道”。一些人将波导管视为一种传输线；然而，这里认为波导管和传输线是不同的。在更高的频率上，例如太赫兹、红外线、光的范围，波导管也将对信号造成损失，这时需要使用光学方法（如棱镜和镜子）来引导电磁波。

声波传播的理论与电磁波的传播理论在数学上是非常相似的，因此传输线的理论也被用来制作传导声波的结构；叫做声学传输线。

模型

低频电路中，传输线负载端、源端的电压、电流差别不大，但在高频电路（传输线长度与电磁波波长相比拟）中两者差别很大。传输线模型就是用来揭示这种变化的规律的模型。传输线上的电压、电源是纵向位置的参数。

传输线在电路中相当于一个二端口网络，一个端口连接信号源，通常称为输入端，另一个端口连接负载，称为输出端。

背景介绍

电传输线的数学分析源于麦克斯韦、开尔文男爵和亥维赛的工作。1855年开尔文男爵建立了一个关于海底电缆电流的扩散模型。这个模型正确的预测了1858年穿越大西洋海底通信电缆的不佳性能。在1885年，亥维赛发表了第一篇关于描述他的电缆传播分析和现代通信模式方程的论文。

适用范围

在许多电子线路中，连接各器件的电线的长度是基本可以被忽略的。也就是说在电线各点同一时刻的电压可以认为是相同的。但是，当电压的变化和信号沿电线传播下去的时间可以比拟时，电线的长度变得重要了，这时电线就必须被处理成传输线。换言之，当信号所包含的频率分量的相应的波长较之电线长度小或二者可以比拟的时候，电线的长度是很重要的。

常见的经验方法认为如果电缆或者电线的长度大于波长的1/10，则需被作为传输线处理。在这个长度下相位延迟和线中的反射干扰非常显著，那么没有用传输线理论仔细的研究设计过的系统就会出现一些不可预知行为。

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