мини|усправно=1.5|алт=Плоча са колом за сателитску телевизију|Нискошумни конвертор (LNB) са расподељеним елементима. Кола са десне стране су концентрисани елементи. Кола са расподељеним елементима налазе се у центру и лево од центра, а израђена су у микротракастој техници. Кола са расподељеним елементима су електрична кола сачињена од дужина преносних линија (водова) или других расподељених компоненти. Ова кола обављају исте функције као и конвенционална кола сачињена од пасивних компоненти, као што су кондензатори, калемови и трансформатори. Користе се углавном на микроталасним фреквенцијама, где је конвенционалне компоненте тешко (или немогуће) имплементирати.

Конвенционална кола се састоје од појединачних компоненти које се производе засебно, а затим повезују проводним медијумом. Кола са расподељеним елементима се праве формирањем самог медијума у специфичне обрасце. Главна предност кола са расподељеним елементима је то што се могу јефтино производити као штампана плоча за потрошачке производе, као што је сателитска телевизија. Такође се израђују у форматима коаксијалних водова и таласовода за примене као што су радар, сателитска комуникација и микроталасне везе.

Феномен који се обично користи у колима са расподељеним елементима је тај да се дужина преносне линије може направити тако да се понаша као резонатор. Компоненте са расподељеним елементима које то раде укључују огранке (стабове), спрегнуте водове и каскадне линије. Кола изграђена од ових компоненти укључују филтре, делитеље снаге, усмерене спрежнике и циркулаторе.

Кола са расподељеним елементима проучавана су током 1920-их и 1930-их година, али нису постала важна све до Другог светског рата, када су коришћена у радарима. Након рата, њихова употреба била је ограничена на војну, свемирску и инфраструктуру за емитовање, али побољшања у науци о материјалима убрзо су довела до шире примене. Данас се могу наћи у домаћим производима као што су сателитске антене и мобилни телефони.

мини|усправно=2|Филтар нископропусник као конвенционалне дискретне компоненте повезане на штампаној плочи (лево) и као дизајн са расподељеним елементима одштампан на самој плочи (десно).

Моделирање кола Кола са расподељеним елементима пројектују се помоћу модела са расподељеним елементима, што је алтернатива моделу са концентрисаним елементима у којем се претпоставља да су пасивни електрични елементи електричне отпорности, капацитивности и индуктивности „концентрисани” у једној тачки у простору у отпорнику, кондензатору или калему. Модел са расподељеним елементима користи се када ова претпоставка више не важи, а ова својства се сматрају расподељеним у простору. Претпоставка пада када постоји значајно време да електромагнетни таласи путују од једног краја компоненте до другог; „значајно”, у овом контексту, подразумева довољно времена за приметну промену фазе. Количина промене фазе зависи од фреквенције таласа (и обрнуто зависи од таласне дужине). Уобичајено правило међу инжењерима је прелазак са концентрисаног на расподељени модел када су укључене удаљености веће од једне десетине таласне дужине (промена фазе од 36°). Концентрисани модел потпуно не успева на једној четвртини таласне дужине (промена фазе од 90°), при чему не само вредност, већ и природа компоненте није онаква каква се предвиђа. Због ове зависности од таласне дужине, модел са расподељеним елементима се користи углавном на вишим фреквенцијама; на ниским фреквенцијама, компоненте са расподељеним елементима су превише гломазне. Расподељени дизајни су изводљиви изнад 300 MHz, а технологија су избора на микроталасним фреквенцијама изнад 1 GHz.Vendelin et al. (2005), pp. 35–37

Не постоји јасна граница у фреквенцији на којој ове моделе треба користити. Иако је прелаз обично негде у опсегу 100—500 MHz, технолошка скала је такође значајна; минијатуризована кола могу користити концентрисани модел на вишој фреквенцији. Штампане плоче (PCB) које користе технологију монтаже кроз рупе веће су од еквивалентних дизајна који користе технологију површинске монтаже. Хибридна интегрисана кола мања су од PCB технологија, а монолитна интегрисана кола мања су од обе. Интегрисана кола могу користити концентрисане дизајне на вишим фреквенцијама него штампана кола, а то се ради у неким радио-фреквенцијским интегрисаним колима. Овај избор је посебно значајан за ручне уређаје, јер дизајни са концентрисаним елементима генерално резултирају мањим производом.Nguyen (2015), p. 28; Vendelin et al. (2005), pp. 35–36

Конструкција са преносним линијама мини|усправно=1.7|алт=Графикон два филтрирана таласа|Фреквенцијски одзив Чебишовљевог филтра петог реда конструисаног од концентрисаних (горе) и расподељених компоненти (доле). Огромна већина кола са расподељеним елементима састављена је од дужина преносних линија, што је посебно једноставан облик за моделирање. Димензије попречног пресека линије су непроменљиве дуж њене дужине и мале су у поређењу са таласном дужином сигнала; стога се мора размотрити само расподела дуж дужине линије. Такав елемент расподељеног кола у потпуности је окарактерисан својом дужином и карактеристичном импедансом. Даље поједностављење се дешава у колима са самерљивим линијама, где су сви елементи исте дужине. Са самерљивим колима, прототип дизајна концентрисаног кола који се састоји од кондензатора и калемова може се директно конвертовати у расподељено коло са кореспонденцијом један-на-један између елемената сваког кола.Hunter (2001), pp. 137–138

Кола са самерљивим линијама су важна јер постоји теорија дизајна за њихову производњу; не постоји општа теорија за кола која се састоје од произвољних дужина преносних линија (или било којих произвољних облика). Иако се произвољан облик може анализирати помоћу Максвелових једначина како би се утврдило његово понашање, проналажење корисних структура ствар је покушаја и грешке или нагађања.Hunter (2001), p. 137

Важна разлика између кола са расподељеним елементима и кола са концентрисаним елементима је та што се фреквенцијски одзив расподељеног кола периодично понавља као што је приказано у примеру Чебишовљевог филтра; еквивалентно концентрисано коло се не понавља. Ово је резултат тога што је функција преноса концентрисаних облика рационална функција комплексне фреквенције; расподељени облици су ирационална функција. Друга разлика је у томе што каскадно повезане дужине линија уводе фиксно кашњење на свим фреквенцијама (под претпоставком идеалне линије). У концентрисаним колима не постоји еквивалент за фиксно кашњење, иако би се апроксимација могла конструисати за ограничени фреквенцијски опсег.Hunter (2001), pp. 139–140

Предности и мане Кола са расподељеним елементима су јефтина и лака за производњу у неким форматима, али заузимају више простора од кола са концентрисаним елементима. Ово је проблематично код мобилних уређаја (посебно ручних), где је простор драгоцен. Ако радне фреквенције нису превисоке, дизајнер може минијатуризовати компоненте уместо преласка на расподељене елементе. Међутим, паразитни елементи и резистивни губици у концентрисаним компонентама су већи са повећањем фреквенције као удео номиналне вредности импедансе концентрисаног елемента. У неким случајевима, дизајнери могу изабрати дизајн са расподељеним елементима (чак и ако су концентрисане компоненте доступне на тој фреквенцији) како би имали користи од побољшаног Q фактора. Дизајни са расподељеним елементима имају тенденцију да имају већу способност руковања снагом; код концентрисане компоненте, сва енергија коју пропушта коло концентрисана је у малој запремини.Doumanis et al. (2015), pp. 45–46; Nguyen (2015), pp. 27–28

Медијуми

Пар проводника Постоји неколико врста преносних линија и било која од њих се може користити за конструисање кола са расподељеним елементима. Најстарија (и још увек најчешће коришћена) је пар проводника; његов најчешћи облик је упредена парица, која се користи за телефонске линије и интернет везе. Не користи се често за кола са расподељеним елементима јер су фреквенције које се користе ниже од тачке где дизајни са расподељеним елементима постају повољни. Међутим, дизајнери често почињу са дизајном са концентрисаним елементима и конвертују га у дизајн са расподељеним елементима са отвореним жицама. Отворена жица је пар паралелних неизолованих проводника који се користе, на пример, за телефонске линије на телеграфским стубовима. Дизајнер обично не намерава да имплементира коло у овом облику; то је међукорак у процесу дизајна. Дизајни са расподељеним елементима са паровима проводника ограничени су на неколико специјализованих употреба, као што су Лехерови водови и двожични вод (twin-lead) који се користи за напојне водове антена.Hura & Singhal (2001), pp. 178–179; Magnusson et al. (2000), p. 240; Gupta (2010), p. 5.5; Craig (2012), pp. 291–292; Henderson & Camargo (2013), pp. 24–25; Chen et al. (2004), p. 73

Коаксијални вод мини|алт=Фотографија|Колекција коаксијалних усмерених спрежника. Једном је уклоњен поклопац, приказујући унутрашњу структуру. Коаксијална линија, централни проводник окружен изолованим заштитним проводником, широко се користи за међусобно повезивање јединица микроталасне опреме и за преносе на веће удаљености. Иако су се коаксијални уређаји са расподељеним елементима обично производили током друге половине 20. века, у многим применама су замењени планарним облицима због разматрања трошкова и величине. Коаксијална линија са ваздушним диелектриком користи се за примене са малим губицима и великом снагом. Кола са расподељеним елементима у другим медијумима и даље често прелазе на коаксијалне конекторе на портовима кола ради међусобног повезивања.Natarajan (2012), pp. 11–12

Планарни водови

Већина модерних кола са расподељеним елементима користи планарне преносне линије, посебно оне у масовно произведеним потрошачким предметима. Постоји неколико облика планарних линија, али врста позната као микротрака (microstrip) је најчешћа. Може се производити истим процесом као и штампане плоче и стога је јефтина за израду. Такође је погодна за интеграцију са концентрисаним колима на истој плочи. Други облици штампаних планарних линија укључују тракасти вод (stripline), фин-вод (finline) и многе варијације. Планарне линије се такође могу користити у монолитним микроталасним интегрисаним колима, где су саставни део чипа уређаја.Ghione & Pirola (2017), pp. 18–19

Таласовод

мини|алт=Правоугаони таласоводни филтар са пет шрафова за подешавање|Таласоводни филтар Многи дизајни са расподељеним елементима могу се директно имплементирати у таласоводу. Међутим, постоји додатна компликација са таласоводима у томе што је могуће више модова. Они понекад постоје истовремено, а ова ситуација нема аналогију код проводних линија. Таласоводи имају предности мањих губитака и квалитетнијих резонатора у односу на проводне линије, али њихова релативна цена и гломазност значе да се микротрака често преферира. Таласовод углавном налази примену у врхунским производима, као што су војни радари велике снаге и горњи микроталасни опсези (где су планарни формати превише губитачни). Таласовод постаје гломазнији са нижом фреквенцијом, што отежава његову употребу на нижим опсезима.Ghione & Pirola (2017), p. 18

Механички филтри