传输线

在电气工程中，传输线是一种专门的电缆或其他结构，旨在以封闭的方式传导电磁波。当导体足够长以至于必须考虑传输的波特性时，该术语适用。这尤其适用于射频工程，因为短波长意味着波现象出现在非常短的距离内（根据频率的不同，可能短至毫米）。然而，传输线理论在历史上的发展是为了解释很长的电报线上的现象，特别是海底电报电缆。

传输线用于连接无线电发射器和接收器及其天线（它们被称为馈线或馈线）、分配有线电视信号、在电话交换中心之间路由呼叫的干线、计算机网络连接和高速计算机数据总线等目的。RF工程师通常使用短片传输线，通常采用印刷平面传输线的形式，以特定模式排列以构建诸如滤波器之类的电路。这些电路，称为分布式元件电路,是使用分立电容器和电感器的传统电路的替代方案。

普通电缆足以传输低频交流电(AC)和音频信号。但是，它们不能用于承载大约30kHz以上的射频范围内的电流，因为能量往往会以无线电波的形式从电缆中辐射出去，从而导致功率损耗。RF电流也倾向于从电缆中的不连续性（例如连接器和接头）反射，并沿着电缆向下流向源。这些反射充当瓶颈，阻止信号功率到达目的地。传输线采用特殊结构，阻抗匹配,以最小的反射和功率损耗传输电磁信号。大多数传输线的显着特征是它们沿其长度具有统一的横截面尺寸，从而使它们具有统一的阻抗，称为特性阻抗，以防止反射。通过给定电缆或介质的电磁波频率越高，波的波长就越短。当传输频率的波长足够短以至于电缆长度成为波长的重要部分时，传输线就变得必要了。

在微波频率和更高频率下，传输线中的功率损耗变得过大，因此使用波导代替其作为“管道”来限制和引导电磁波。在甚至更高的频率下，在太赫兹、红外和可见光范围内，波导又会变得有损耗，并且使用光学方法（例如透镜和镜子）来引导电磁波。

普通电缆足以承载低频交流电(AC)，例如每秒反转100至120次的市电和音频信号。然而，它们不能用于传输射频范围内的电流，大约30kHz以上，因为能量往往会以无线电波的形式从电缆辐射出去，从而导致功率损耗。射频电流也倾向于从电缆中的不连续点（例如连接器和接头）反射，并沿着电缆向下传播到源头。这些反射充当瓶颈，阻止信号功率到达目的地。传输线使用专门的结构和阻抗匹配来传输具有最小反射和功率损耗的电磁信号。大多数传输线路的显着特点是它们具有均匀的横截面尺寸沿着其长度，使它们均匀阻抗，称为特征阻抗，，以防止反射。传输线的种类包括平行线（梯形线、双绞线）、同轴电缆、平面传输线等带状线和微带线。通过给定电缆或介质的电磁波频率越高，波的波长就越短。当传输频率的波长足够短以至于电缆长度成为波长的重要部分时，传输线就变得必要了。

在微波频率及以上频率下，传输线中的功率损耗变得过大，因此改用波导，充当“管道”以限制和引导电磁波。一些资料来源将波导定义为一种传输线；但是，本文将不包括它们。在甚至更高的频率下，在太赫兹、红外和可见光范围内，波导又会变得有损耗，并且使用光学方法（例如透镜和镜子）来引导电磁波。

电力传输线非常广泛地用于以最小的功率损耗在长距离或短距离传输高频信号。一个熟悉的例子是从电视或收音机天线到接收器的引线。

传输线也用作脉冲发生器。通过对传输线充电，然后将其放电到电阻负载中，可以获得长度等于传输线电气长度两倍的矩形脉冲，尽管电压只有一半。甲布鲁姆林传输线是克服了这一限制相关脉冲形成装置。这些有时用作脉冲功率源雷达发射机和其他设备。

如果短路或开路的传输线与用于将信号从A点传输到B点的线并联，则它将起到滤波器的作用。制作短截线的方法类似于使用Lecher线进行粗频率测量的方法，但它是“反向工作”。RSGB的无线电通信手册中推荐的一种方法是采用与馈线并联的一段开路传输线。从天线传递信号。通过切断传输线的自由端，可以找到在接收器处观察到的信号强度的最小值。在此阶段，短截线滤波器将拒绝该频率和奇次谐波，但如果短截线的自由端短路，则短截线将成为拒绝偶次谐波的滤波器。