8. Лінія без спотворень

Сигнали, які передаються по лінії зв'язку, подають собою сукупність множини різних частот: дискретних - у випадку періодичних несинусоїдних сигналів і безперервний спектр - у випадку неперіодичних сигналів.

Передачею сигналу без спотворень називається така передача, при якій форма сигналу на початку й кінці лінії однакова.

Таке явище має місце в тому випадку, коли коефіцієнт затухання лінії і відповідно фазова швидкість на всіх частотах однакові.

Неоднакове затухання на різних частотах створює так звані амплітудні спотворення, а неоднакова швидкість хвиль на різних частотах - фазові спотворення.

Для передачі без спотворень вимагається, щоб коефіцієнт затухання  не залежав від частоти, а коефіцієнт фази  був прямо пропорційному частоті; в останньому випадку фазова швидкість є незалежною від частоти.

Такий стан має місце за умови, що

(1.29)

В цьому випадку коефіцієнт розповсюдження рівний:

З урахуванням (1.29)

Або

Якщо рахувати, що первинні параметри лінії не залежать від частоти, то коефіцієнт затухання в даному випадку буде постійний:

(1.30)

А коефіцієнт фази - прямо пропорційному частоті:

(1.31)

Лінія, параметри якої задовольняють умові (1.29), називається лінією без спотворень, бо будь-які сигнали розповсюджуються по ній з збереженням їхньої форми. Лінія без спотворень є водночас і лінією з мінімальним затуханням, яке тільки і можливе при заданих параметрах r₀ та g₀.

Хвильовий опір лінії без спотворень - дійсне число, що тотожно активному опору, який не залежить від частоти. У відповідності з (1.22) воно виражається простою формулою

(1.32)

Фазова швидкість в лінії без спотворень постійна і співпадає з виразом для граничної швидкості розповсюдження хвилі вздовж лінії при нескінченно високій частоті:

Для усунення спотворень, що викликаються неузгодженістю опору приймача з опором лінії, т. ч. для запобігання виникненню відбиття на прийомному кінці, опір приймача повинен бути рівний .

Коефіцієнт корисної дії лінії має в цьому випадку найбільше можливе значення, рівне е^-2l, як у лінії при погодженому навантаженні.

Зважаючи на те, що хвильовий опір лінії без спотворень є активним, при погодженому навантаженні напруга та струм в будь-якій точці лінії співпадають по фазі.

Відношення миттєвих значень напруги та струму в будь-якій точці такої лінії дорівнює:

звідкіля

(1.33)

Отже, на будь-якому відтинку лінії без спотворень, навантаженої погоджено, енергія магнітного поля в кожний момент часу дорівнює енергії електричного поля.

Слідує помітити, що на практиці умова (1.29), як правило, не виконується; відношення L₀/r₀ звичайно значно менш C₀/g₀. Внаслідок цього затухання лінії завжди перевищує мінімальне. Найменше відповідають умові (1.29) кабельні лінії.

Щоб лінія більш відповідала умові (1.29), слід змінити будь-який первинний параметр, наприклад зменшити r₀ чи С₀ або збільшити g₀ чи L₀.

Зменшення активного опору r₀ можливо за рахунок вжиття дротів більшого діаметру, що значно дорожчало би лінію. Збільшення провідності ізоляції g₀ невигідно, бо при цьому зросло би затухання лінії.

Найкращим засобом для наближення первинних електричних параметрів до оптимального співвідношення (1.29) є штучне збільшення індуктивності увімкненням в лінію через певну відстань індуктивних котушок чи застосування кабелю, жили якого обмотані тонкою стрічкою з матеріалу із високої магнітної проникливості.