电路及磁路教学课件作者第4版朱晓萍霍龙电子教案参考答案第10章课件.ppt

* 第十章 均匀传输线的正弦稳态分析 内容提要 1.分布参数电路的概念和均匀传输线及其正弦稳态解 。 2.均匀传输线的特性阻抗、传播系数。 3.正向行波、反向行波的概念 。 4.在匹配状态下的传输线 。 5.均匀传输线的∏形等效电路。 第十章 均匀传输线的正弦稳态分析 均匀传输线是一种分布参数电路 10.1 均匀传输线方程 一 分布参数电路 集总电路：由集总元件连接成的电路，即认为电磁能量只贮存或消耗在元件电容、电感、电阻上，而各元件之间也是用无阻无感的理想导线连接，导线与电路各部分之间的电容也都不予考虑。 但实际情况并非如此，任何电路参数都具有分布性。例如，任何导线的电阻是沿导线全长分布的；任何线圈的电感是分布在它的每一线匝上的；任何导线之间不仅有分布电容，且由于绝缘不良还有漏电导，这种情况称为电路参数的分布性。 第十章 均匀传输线的正弦稳态分析 例：在电力工程中，对于电压较低，距离较短的输电线，常近似采用一个或几个集总参数表示其电路模型。而对于高压远距离输电线路，虽然工作频率不高，但是采用的电压很高（ ≥ 220kV），尺寸很大（300km以上），沿线存在的由于漏电电导而引起的漏电流特别是导线间的电容电流不得忽略，因而沿线各点的电流不同；此外，由于导线沿线存在电阻和电感，导线的任一段都有电压降，因而沿线各点的电压也不等，所以必须考虑电路参数的分布性。 例：在通讯工程、计算机和各种控制设备中使用的传输线，如同轴电缆、平行双线传输线等，虽然电路的线性尺寸不是很大，但当信号频率或脉冲重复频率很高时，也必须作分布参数电路来处理。 分布参数电路：必须考虑参数分布性的电路。 第十章 均匀传输线的正弦稳态分析 分布参数电路模型：应用电路理论分析分布参数电路，采用在“路”的理论中应用的电压、电流及电路参数，用无限多个具有无穷小尺寸的集总参数电路单元级联起来模拟或逼近真实情况。它是集总参数元件构成的极限情况。 研究分布参数电路的理论： 电路理论 电磁场理论 说明 ①电路模型遵守基尔霍夫定律。 ②在同一瞬间，每个无穷小集总参数电路单元中的电压和电流的量值是不同的，即电压和电流既是时间的函数，又是距离的函数。电路方程为偏微分方程。 第十章 均匀传输线的正弦稳态分析 ③在分布参数电路的分析方法中，并没有考虑电磁波的辐射，这在频率很高时会带来显著的误差。对于工作频率很高的电路，为得到准确的结果，仅靠“路”的理论是不够的，必须应用电磁场理论。 二 均匀传输线 ◆ 均匀传输线（均匀线）：传输线的电阻、电感、电导和电容是沿线均匀分布的。 最典型的传输线：均匀媒质中放置的两根平行直导体构成的。 第十章 均匀传输线的正弦稳态分析 ◆ 均匀传输线的原参数：每单位长度上的参数。均匀传输线的沿线原参数到处相等 ：来回两条线上单位长度的电阻。 对于双线输电线 ：来回两条线上单位长度的电感。 ：每单位长度导线之间的电导。 ：每单位长度导线之间的电容。 均匀传输线的原参数 实际的传输线不可能是均匀的。例如，在架空输电线的每一跨度之间，由于导线的自重引起的下垂情况改变了传输线对大地的电容的均匀分布。但为了便于分析起见，通常忽略所有造成不均匀性的因素而把实际的传输线当作均匀传输线。 第十章 均匀传输线的正弦稳态分析 三 均匀传输线方程 图为一双线均匀传输线， 端口接电源，称为始端； 端口接负载，称为终端。始端与终端之间的距离 为均匀传输线的长度，选择始端作计算距离的起点，用 表示任意点 与始端的距离。 第十章 均匀传输线的正弦稳态分析 设想均匀传输线是由许多无穷小尺寸的电路单元组成，每一单元的长度为 ，具有电阻 和 电感，而每一单元两导线间具有电容 和 电导。 整个均匀传输线相当于由无限多个这样电路单元级联组成，构成了下图所示电路模型。 第十章 均匀传输线的正弦稳态分析 设 u、i 沿x增加方向的增加率各为 、 ，及a点电压、电流分别为u、i，则距离其为dx 的b点电压、电流就分别为 对回路abcda应用KVL，有 对节点b应用KCL，有 第十章 均匀传输线的正弦稳态分析 略去二阶无穷小量，得下列方程 根据边界条件（即始端和终端的情况）和初始条件（即时间起始时的条件），求出方程的解，就可以得到电压和电流，它们是t和x的函数。电压和电流不仅随时间变化，同时也随距离变化。这是分布参数电路与集总参数电路的一个显著区别。 均匀传输线方程 （一组偏微分方程） （10-1