电路分析基础 曾令琴 第11章

《电路分析基础 曾令琴 第11章》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第11章均匀传输线11.2均匀传输线的正弦稳态响应的方程式11.1分布参数电路的概念11.3均匀传输线上的波和传播特性11.4终端接有负载的传输线本章教学目的及要求掌握在正弦信号激励下，均匀传输线的稳定状态，熟悉在不同的负载情况下，均匀传输线上电压、电流的波动性质。11.1分布参数电路的概念11.1.1分布参数电路前10章讨论的均为由集总参数元件组成的电路。集总参数电路中各元件量值的大小均可用具体的数值表述，且各元件之间采用无阻、无感的理想导线连接，能量的消耗和存储只在元件上发生。即本章讨论的均匀传输线，不能用上述集总参数描述其特征，必须采用分布参数对电路进行分析。必须考虑电路元件参数的分布

2、性的电路称为分布参数电路。所为参数的分布性，是指电路中同一瞬间相邻两点的电位和电流都不相同，即电路中电压和电流不仅是时间的函数，还是空间坐标的函数。分布参数电路举例1.无线电通信技术领域，电波的发射机与天线，接收机与天线连接所用电缆；2.计算机与自动控制系统中使用的电缆有时也要作为分布参数处理；3.长达几百公里的输电线路（如架空线）；4.高速集成电路的分析与设计；传输线效应当波长和电路尺寸处于同一数量级时，信号的传输具有电磁波的性质，经过传输将会受到一定程度的退化和变质，如出现延时、畸变、回波、串音、散射等消极现象时，均为传输线效应。传输线效应是制约高速集成电路发展的重要因素。（集成电路的特

3、征尺寸是0.25~0.01m）。判别电路是否为分布参数电路，取决于电路本身的最大线尺寸和电路内电流(或电压)波长λ间的关系。当λ≥100l时 ，电路可视为集总参数电路；否则，需看作分布参数电路。在电力系统中，远距离的高压电力传输线即是典型的分布参数电路 ，虽然其工作频率也是工频50赫，但由于传输距离很长，与线上电流、电压波长6000千米相比较，输电线路长度达几百甚至几千千米，与波长相近。电子技术中的通信系统，其发射天线等的实际尺寸虽然不是太长，但发射信号频率高、波长短 ，也应作分布参数电路处理。11.1.2分布参数电路的分析方法分布参数电路我们同样采用电路理论进行分析。其方法是将传输线分为

4、无限多个无穷小尺寸的集总参数单元电路，每个单元电路均遵循电路的基本规律，然后将各个单元电路级联，去逼近真实情况，所以各单元电路的电压和电流既是时间的函数，又是距离的函数。举例例如室内1500m电线，f=50Hz，λ=ν/f=6000km，延时时间为5×10-6s，则u1u21500m++--u1u2此1500m的输电线不符合分布参数电路条件，因此应处理为集总参数电路。11.2均匀传输线的正弦稳态响应方程式11.2.1均匀传输线的微分方程常用的传输线是平行双导线和同轴电缆，平行双导线由两条直径相同、彼此平行布放的导线组成；同轴电缆由两个同心圆柱导体组成。这样的传输线在一段长度内，可以认为其参

5、数处处相同，故可称为均匀传输线。均匀传输线的原始参数是用每单位长度的电路参数来表示的，即单位长度线段上的电阻(包括来回线)，单位长度线段上的电感，单位长度线段的两导体间的漏电容，单位长度线段两导体间的电容。当工作波形为电场、磁场和传输方向三者互相垂直的电磁波在均匀传输线中传播时，其电阻、电感和电容在很宽的频率范围内是不变的，这种情况下传输线输入正弦信号时，传输线上各点的电压、电流都将按正弦规律变化。因此可认为：这种条件下的传输线上任一点的信号是距离的函数。均匀传输线简介传输线主要用于芯片与芯片之间电路与电路之间系统与系统之间的能量和信息的传递常见的均匀传输线有：同轴线、带状线等。传输线在高速

6、电路中具有分布参数性质；传输线、分布参数概念是电路理论与现代技术的结合点。均匀传输线电气性能应用1.调整集成电路的分析和设计；2.电力系统的瞬态分析；3.电磁脉冲研究。图中ΔZ为一个单元电路，单元电路中的dz代表距离的微分，当信号由A端传送到B端时，电压产生du的增量，电流产生di的增量，它们与原始参数之间的关系相量式可表示为：Ai+－u+－C·dzBG·dzL·dzR·dzΔZ由此可得到均匀传输线的相量表达式为：11.2.2均匀传输线方程的稳态解为求出均匀传输线在A点处的电压和电流，联立上述两式可得：其中：称为传输线上波的传播常数，该方程的通解为：整理后可得：令则ZC称为传输线的特性阻抗。

7、上式也是均匀传输线的传输方程稳态解的一般表达式。式中的复常数A1和A2在给定边界条件后即可确定。已知始端电压、电流时，若Z=0时可得：所以又可得到：若边界条件为末端电压和电流，且传输线长度为l时，有：两个方程式组联立整理后可得到距离由末端算起的表达式检验学习结果1.何谓均匀传输线？2.写出传输线上的特性阻抗ZC和传播常数ν的表达式，并说明它们与什么参数有关？如果传输线的电阻和电感以及传输线间的电导和电容是均匀