我們常聽工程師說，什麼東西頻率一高，就問題一大堆之類的。(單就電路問題而言)
在學校裡面，「電磁學」大概就是認識這些問題的起點，然後我們會開始接觸微波工程，甚至射頻電路設計等等。
不知道大家有沒有發現，電磁學(二)後半部有一個很重要的東西，每個老師一定都會很強調要好好學的東西！就是傳輸線理論。
不管是傳輸線理論，還是後來的微波工程，它闡述了一個非常重要而且基本的東西：「將電場、磁場的觀點，轉換為電壓波與電流波的觀點。」 正因為觀點轉換了，使得工程師得以更容易理解、更容易、更直覺地設計高頻電路。
(工程師還是習慣用電壓與電流來處理問題啊！你叫工程師用電磁場設計電路，只會被幹角而已，哈哈....)
我們在電路學，沒有討論到的一件事情就是：「那麼負載不是最佳負載時，負載拿不到電源能給的最大功率。那麼這些功率跑哪去了？」
這些功率，沒有跑到哪裡去，你可以想成：「就沒噴出來。」不過，我們再想像一下，如果電源跟負載之間，接了一條很長很長的線，很長很長、很長很長、非常的長。電源怎麼知道，線的那一端接的是甚麼負載？讓電源可以知道「要噴」的時候，就不需要噴那麼多，噴剛好就好。
傳輸線理論回答了這個問題。電源其實不知道負載會接上什麼，所以它會噴出最大功率，然後一直跑跑跑，跑到負載身上。結果發現，負載吃不下那麼多的功率，而把一部分功率反彈回去給電源端 (微波工程探討這件事情，稱之為 power waves theory)。
反彈回去的功率，在電氣特徵上，當然就是以電壓跟電流來表示。如果是直流，我們只會看到一開始電壓剛施加的一點點暫態，然後就穩定下來了。如果是交流訊號，那麼反彈回去的電壓波(或電流波)，就會跟射入的電壓波(或電流波)形成干涉現象，而造成電壓波隨著線上的位置不同，而有大有小 (如果你記得光的雙狹縫干涉實驗，你就會知道相長性干涉在牆上的表現亮度較亮，而相消性干涉會使亮度較暗。波動現象麻，波跑的距離不同，相位的改變量也不同)。因為交流電壓波是週期性的，所以反射所造成的干涉現象，隨著位置的不同，也會是週期性的。
一旦功率返回到電源端，跟電源所給的最大功率一相消，那麼，就好像電源功率只給了負載那麼多功率。例如，電源打了 10 W 的功率，跑跑跑，跑到負載，結果負載吞了 3 W，彈回了 7 W，那麼我們就認為電源就是噴了 3 W (的實功率)給負載而已。
在普遍的情況下，因為線長相對於訊號波長而言，太短，所以波動現象並不明顯，你幾乎觀察不到這件事。所以，電路學也不會去講這件事情。一直到電磁學，我們要將「電磁學觀點轉換為電路觀點」時，必須加上此因素，就形成了「傳輸線理論」的基本論調。
這裡我並無意討論傳輸線造成的阻抗轉換現象(其實就是干涉現象的另一種描述，你想一下，除了電壓、電流，描述電路的性質不就只剩一個阻抗嗎？哈哈哈....)。
所以，傳輸線理論之根，是什麼？
正是「反射」。
要讓「反射」不會發生，你有兩個選擇
第一：線長無限長 (靠夭，訊號跑到天荒地老啊！反射個屁啊！)
這也是電磁學在傳輸線理論會探討的第一件事情。告訴你，「沒有反射咧！好正常哦！」
第二：阻抗匹配時 (最大功率都跑到負載了，還反射個屁啊！！！)
傳輸線理論之根，你懂了嗎？
懂了！學到傳輸線理論，就不會覺得它很難囉～
在學校裡面，「電磁學」大概就是認識這些問題的起點，然後我們會開始接觸微波工程，甚至射頻電路設計等等。
不知道大家有沒有發現，電磁學(二)後半部有一個很重要的東西，每個老師一定都會很強調要好好學的東西！就是傳輸線理論。
不管是傳輸線理論，還是後來的微波工程，它闡述了一個非常重要而且基本的東西：「將電場、磁場的觀點，轉換為電壓波與電流波的觀點。」 正因為觀點轉換了，使得工程師得以更容易理解、更容易、更直覺地設計高頻電路。
(工程師還是習慣用電壓與電流來處理問題啊！你叫工程師用電磁場設計電路，只會被幹角而已，哈哈....)
先來談一下什麼是 available power (可資用功率)
假設你有一個電壓源，內阻已知，那麼這個電源最大可以提供多少功率給負載呢？那肯定是，負載跟電源內阻呈現共軛匹配的時候 (我就不談數學，也不講物理觀念啦，那要扯到諧振。我把這個與電源內阻抗呈共軛的負載，暫時稱為最佳負載吧！)，這也是我們講的「最大功率傳輸」條件。在最大功率傳輸條件成立時，也正是這個電源可噴出來的最大功率，他的能力極限在此。我們在電路學，沒有討論到的一件事情就是：「那麼負載不是最佳負載時，負載拿不到電源能給的最大功率。那麼這些功率跑哪去了？」
這些功率，沒有跑到哪裡去，你可以想成：「就沒噴出來。」不過，我們再想像一下，如果電源跟負載之間，接了一條很長很長的線，很長很長、很長很長、非常的長。電源怎麼知道，線的那一端接的是甚麼負載？讓電源可以知道「要噴」的時候，就不需要噴那麼多，噴剛好就好。
傳輸線理論回答了這個問題。電源其實不知道負載會接上什麼，所以它會噴出最大功率，然後一直跑跑跑，跑到負載身上。結果發現，負載吃不下那麼多的功率，而把一部分功率反彈回去給電源端 (微波工程探討這件事情，稱之為 power waves theory)。
反彈回去的功率，在電氣特徵上，當然就是以電壓跟電流來表示。如果是直流，我們只會看到一開始電壓剛施加的一點點暫態，然後就穩定下來了。如果是交流訊號，那麼反彈回去的電壓波(或電流波)，就會跟射入的電壓波(或電流波)形成干涉現象，而造成電壓波隨著線上的位置不同，而有大有小 (如果你記得光的雙狹縫干涉實驗，你就會知道相長性干涉在牆上的表現亮度較亮，而相消性干涉會使亮度較暗。波動現象麻，波跑的距離不同，相位的改變量也不同)。因為交流電壓波是週期性的，所以反射所造成的干涉現象，隨著位置的不同，也會是週期性的。
一旦功率返回到電源端，跟電源所給的最大功率一相消，那麼，就好像電源功率只給了負載那麼多功率。例如，電源打了 10 W 的功率，跑跑跑，跑到負載，結果負載吞了 3 W，彈回了 7 W，那麼我們就認為電源就是噴了 3 W (的實功率)給負載而已。
註：假設傳輸線是無損耗的話
這裡我並無意討論傳輸線造成的阻抗轉換現象(其實就是干涉現象的另一種描述，你想一下，除了電壓、電流，描述電路的性質不就只剩一個阻抗嗎？哈哈哈....)。
所以，傳輸線理論之根，是什麼？
正是「反射」。
要讓「反射」不會發生，你有兩個選擇
第一：線長無限長 (靠夭，訊號跑到天荒地老啊！反射個屁啊！)
這也是電磁學在傳輸線理論會探討的第一件事情。告訴你，「沒有反射咧！好正常哦！」
第二：阻抗匹配時 (最大功率都跑到負載了，還反射個屁啊！！！)
註：有一個是看起來「很像沒反射」，但其實還是有反射的情況，就是當線長為訊號 1/2波長的整數倍時，這也會在電磁學裡被拿出來特別討論
傳輸線理論之根，你懂了嗎？
懂了！學到傳輸線理論，就不會覺得它很難囉～