Transmissielijnen

Transmissielijnen zijn systemen bestaande uit twee geleiders die elektrische signalen vervoeren door elektromagnetische golven die langs de lijn propageren. In dit model wordt de lijn beschouwd als een verdeeld parameter-systeem, waarbij de eigenschappen langs de lengte van de lijn een rol spelen, in tegenstelling tot lumped-elementcircuits.

Een transmissielijn wordt gekarakteriseerd door per-eenheidsparameters: R en L voor de geleiding en inductantie per lengte, en G en C voor de conductantie en capacitantie van het dielektricum per lengte. De signaaloverdracht wordt beschreven door de telegrapher’s vergelijkingen. De karakteristieke impedantie Z0 en de voortplantingssnelheid v bepalen het gedrag van de lijn. Voor een verliesloze lijn is Z0 ≈ √(L/C) en v ≈ 1/√(LC). De voortplantingsfase en de snelheid bepalen de frequentie-afhankelijke respons van de lijn.

Reflecties treden op wanneer de belasting ZL anders is dan Z0. Een mismatching veroorzaakt terugkaatsingen en staande golven, wat leidt tot een verhoogde of verlaagde spannings- en stroombenadering langs de lijn. De mate van weerspiegeling wordt vaak uitgedrukt in de VSWR (Voltage Standing Wave Ratio). Impedantieafstemming, bijvoorbeeld via terminatie of matching-netwerken, is cruciaal om verlies en interferentie te beperken.

Veelvoorkomende typen transmissielijnen zijn coaxiale kabels, twisted pair, microstrip en stripline op printplaten, die verschillende impedanties en frequentiebereiken hebben. Bij hoge frequenties worden lengte, verlies, dispersie en materiaalkeuze kritisch. Toepassingen omvatten radio- en televisiesignaaloverdracht, telecommunicatie en datacommunicatie via netwerken en PCB-trace-ontwerp, waar nauwkeurige impedantiecontrole essentieel is.