天华中威科技微波小课堂_传输线的损耗除了带来衰减之外，还带来了什么？

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在数据信号传输过程中，线缆的衰减是表示电缆有效的传送射频信号的能力，它由介质损耗、导体（铜）损耗和辐射损耗三部分组成。大部分的损耗转换为热能。导体的尺寸越大，损耗越小；而频率越高，则介质损耗越大。另外，温度的增加会使导体电阻和介质功率因素的增加，因此也会导致损耗的增加。今天我们就来看一下传输线缆的损耗除了带来衰减之外，还带来了什么？

因为有限的电导率和有损耗的填充介质，传输线会有损耗。

传输线的分布参数模型如下图所示。

其中，R表示由于金属的有限电导率带来的损耗，而G则表示由于有耗电介质带来的损耗。

由上面的分布参数模型，可以得到传输线的电报方程，从而得到传输线上电压波的传输方式。

其中，上面的复传播常数 γ的等式可以做如下变换。

因此，由于有限电导率和电介质损耗，会使得电压在传输过程中，幅度发生衰减。

但是除了幅度会衰减之外，还会有什么影响呢？

当传输线无耗时，即R=0，G=0，此时：

此时，相位项 β是频率的线性函数。

但是，如果不忽略传输线的损耗，严格按照式5来计算出衰减因子 α和相位项 β，如下图所示。

此时，当不忽略损耗时，衰减因子 α和相位项 β都不是严格的频率的线性函数。

相速的定义为：

这说明，相速随时间变化。

这呢，又进一步暗示，如果一个含有多个频率的宽带信号，沿着有损耗的传输线传输的话，不同频率分量到达传输线接收端的时间会有不同，即会产生色散效应。而且不同频率对应的衰减幅度还也一致。

虽然，β与线性函数的偏离可能非常小，但是如果传输线很长，那影响就不能忽略。

所以，就有了无畸变传输线的概念，即distortionless line。

当传输线的参数满足下面条件时，传输线可以是一个无畸变传输线：

此时式5可以简化为：

此时，虽然传输线还是有衰减，但是衰减的幅度与频率无关，而且 β是频率的线性函数，即相速不是随频率变化的函数。

因此无畸变传输线，虽然有耗，但是可以无失真的传输脉冲或者宽带调制信号。

所以，传输线的损耗，除了带来衰减之外，还带来了色散效应，即传输时，其幅度和相位的变化，都与频率相关。

参考文献：

[1] 微波工程

[2] https://empossible.net/wp-content/uploads/2018/03/Lecture-4a-Transmission-Lines.pdf