Hoe werkt een karakteristieke lijn? We kennen allemaal coaxiale kabels van 50 Ohm of 75 Ohm. Hoe kan het nu dat als we echter een coaxiale kabel in twee stukken knippen ieder van deze stukken nog steeds 50 Ohm respectievelijk 75 Ohm is?

We kunnen dit het meest eenvoudig duidelijk maken aan de hand van het schema in figuur 1.

Als voorbeeld nemen we een netwerk van drie weerstanden (R1, R2 en R3) afgesloten met een vierde weerstand RL. Het blijkt nu dat we deze drie weerstanden dusdanig kunnen kiezen dat zowel aan de ingang als aan de uitgang een weerstand van 50 Ohm ontstaat. Als we R3 gelijk kiezen aan 25 Ohm en de afsluitweerstand RL gelijk kiezen aan 50 Ohm dan is het eenvoudig te begrijpen dat hier een serieweerstand van 75 Ohm ontstaat. Deze serieweerstand van 75 Ohm staat echter parallel aan R2 die een weerstand van 75 Ohm heeft. 75 Ohm parallel geschakeld aan 75 Ohm geeft een vervangingsweerstand van 37,5 Ohm. Als de weerstand van R1 dus als 12,5 Ohm gekozen wordt, zal de vervangingsweerstand van het geheel weer 50 Ohm zijn.

Karakteristieke lijn van weerstanden
Een volgende stap is om twee van deze netwerken in achter elkaar te plaatsen zoals in figuur 2 is weergegeven.

Het eerste netwerk bestaat weer uit drie weerstanden R1, R2 en R3 dat in serie wordt geschakeld met een tweede identiek netwerk van drie weerstanden R1, R2 en R3 dat op zijn beurt weer afgesloten wordt met een afsluitweerstand RL van 50 Ohm. Zoals we hiervoor hebben gezien is de vervangingsweerstand van het laatste netwerk 50 Ohm. Dit netwerk sluit als het ware het eerste netwerk in de serieschakeling af met 50 Ohm waardoor ook dit netwerk de vervangingsweerstand van 50 Ohm zal hebben. Het is eenvoudig te begrijpen dat we deze netwerken tot in het oneindige in serie kunnen schakelen en dat, zolang we de keten van netwerken maar met 50 Ohm afsluiten, de vervangingswaarde van de totale keten 50 Ohm zal blijven.

Dit noemen we een karakteristieke lijn. De verliesfactor van dit voorbeeld is echter enorm omdat het een serieschakeling van verzwakkers betreft.

Karakteristieke lijn van impedanties
Als het voorgaande voorbeeld echter duidelijk is, kunnen we ook begrijpen dat als we de weerstanden vervangen door een netwerk van spoelen en condensatoren, zoals weergegeven in figuur 3, we ook een netwerk krijgen dat een vaste impedantie heeft.

Ook hier maakt het niet uit waar we de kabel doorknippen, de impedantie zal, zolang we deze maar met 50 Ohm afsluiten, dezelfde zijn. Nu zal de verliesfactor aanzienlijk lager zijn. In het ideale geval heeft zijn zowel de condensatoren als de spoelen verliesvrij. In de praktijk is dit natuurlijk niet het geval en heeft de spoel een weerstand (= koperverliezen van de kabel) die we in serie met de spoelen tekenen. Daarnaast is in de praktijk ook een condensator niet ideaal en lekt er via een weerstand (= verliezen in diëlectricum) stroom door de condensator die we parallel aan de condensatoren tekenen. Dit is weergegeven in figuur 4.

Aangezien de weerstand van een spoel echter relatief klein zal zijn (mOhms) en de weerstand van de condensator relatief groot zal zijn (MOhms) zullen de verliezen van een dergelijke karakteristieke lijn dan ook klein zijn.

Coaxiale kabel
Als we nu een coaxiale kabel in ogenschouw nemen, zien we dat ook dit een karakteristieke lijn is. Hierbij worden de condensatoren gevormd door twee geleiders, de buitenmantel en de binnenader, terwijl het diëlectricum wordt gevormd door het materiaal tussen mantel en binnenader. Zie figuur 5.

De spoelen (inductie) worden gevormd door de lengte van binnenader en mantel. In de huidige coaxiale kabels heeft het diëlectricum een dusdanig hoge weerstand en is de serieweerstand dusdanig klein dat de verliezen vaak te verwaarlozen zijn.

Printsporen
Ook printsporen vormen een karakteristieke lijn. De impedantie van zo'n opstelling hangt dan af van de breedte van de printsporen en de afstand tussen beide sporen. Ook deze geleider vormt nog net zo een karakteristieke lijn zoals hiervoor beschreven.
Ook als een spoor boven een grondvlak loopt, kan een karakteristieke impedantie van het betreffende spoor worden berekend.