RF电路设计讲座(3)射频传输线的传导原理和应用

电波是由相互垂直的电场（Electric Field）与磁场（Magnetic Field）组成。两者交互变化的强度取决于输至传输线（transmission line）或天线上的交流信号之大小而定。如图一所示。
　
图一：电波的组成

若依传导（propagation）方向与电场或磁场的关系，可以将电波分成三大类：横向电磁波（Transverse Electromagnetic Wave）或简称TEM波、横向电波（Transverse Electric Wave） 或简称TE波、横向磁波（Transverse Magnetic Wave） 或简称TM波。横向电磁波的定义是，电波的传导方向上没有电场和磁场的成份，电场和磁场的变化方向是在与传导方向垂直的平面上，所以又称为「平面电磁波（Plane Wave）」，图一就是一个典型的平面电磁波。

横向电磁波传输线的一般特性

TEM波模式是由下面方程式来描述，而后两者可用来描述等效的二维静电问题：
（TEM模式） （1）
上述方程式中的第二式暗示着 可表示二维静电电位之能量梯度。因此第三式变成拉普拉斯（Laplace）的电位方程式。如此则电场可由下面的方程式取得：
（等效静电问题） （2）
因在静电问题中，电场线必须始于正电荷导体并结束于负电荷导体，所以TEM模式只能在同轴缆线或双芯线（two-wire line）等多导体中被传导。中空的（hollow）波导（waveguide）并不支持TEM模式。

图二是一个双导体传输线的横向截面积。此截面的外形是任意的。

图二：双导体传输线

在静电的解决方案中，这些导体是等电位的（equipotential）。设、为两个导体上的电位常数，则导体间的电压差为。电场线会垂直导体（a）出发并垂直于导体（b）结束。

被认定为等电位线的磁场线，根据方程式（1），垂直于电场线。磁场线本身彼此包围着，并围绕着两个导体。

特别是在导体表面上，磁场是正切的。根据安培定律，每个导体周围磁场的线积分，会在导体的沿z方向，产生流动的总电流与，这两个电流是大小相等、方向相反的。