电路学习笔记104——分布参数电路

第十六章 均匀传输线

(相关资料图)

18-1 分布参数电路

1. 传输线的分布参数模型

(1) 每一种集总参数元件被假设集中由一种电磁现象所表征，但在某些实际电路中发生的电磁现象往往是带有分布性的，必须在一定条件下才能建立其集总参数模型。

(2) 下图的实际电路中，导线中的电流是由导线中电场产生的，电流在导线外产生磁场；并且由于两导线之间的电压差，导线间也有电场，此电场在导线间产生电容电流和漏电流。这些电场-磁场都是沿线分布，即分散在空间的。

(3) 因导线间的电流导致导线中的电流处处不同，而导线上的电阻、电感压降也导致线间的电压处处不同，故不能用一个集总参数来概括导线上或导线间的物理过程。

(4) 接近这种物理现象的电路模型，应是由无限多个导线上的电阻、电感以及无限多个导线间的电导、电容所组成的分布参数模型，如图所示。

2. 实际电路的集总参数模型

(1) 任何实际电路都有是否必须采用分布参数模型的问题。

(2) 实际电路的集总参数模型

①　以传输线为例，只要沿线流动的电流随空间距离变化很小，即导线间的空间电容电流及电导电流不大时，就可以用单个电阻来描述损耗、单个电感来描述磁场作用。

②　实际电阻器在直流工作条件下其模型仅为一个电阻元件，在低频交流工作条件下其模型则是电阻元件和电感元件的串联组合。

③　当不计导线上电阻、电感压降时，认为导线间所有漏电流、电容电流处于同一个电压时，就可以用单个电导来描述导线间漏电作用、单个电容来描述导线间的电容作用。

④　实际电容器在直流及低频交流下可不计在极板上电流的电阻性压降和电感性压降，其模型就是一个电容元件和电导元件的并联组合。

3. 使用集总模型的条件

(1) 在直流稳态下，有时也要用分布参数模型，比如在研究沿线的电压、电流变化。

(2) 交流稳态

①　当线长l远小于电磁波波长λ（短线模型）时，全线的电压或电流处于同一个变化状态，就可以使用集总参数模型。

②　当线长l不是远小于λ（长线模型）时，沿线电压或电流有明显的波动，各处数值不一，就不可使用集总参数模型，而必须采用分布参数模型。

③　一般的电气部件、传输线都满足l＜＜λ，可以使用集总参数模型；但在高频下，根据λ=v/f得到的λ比较小，l不能远小于λ，此时应使用分布参数模型。

④　使用集总模型的条件也可理解为：在电磁作用传遍全线的时间内，电源值几乎未发生变化。

(3) 传输线的等效参数和结构

①　如果仅关心长线电源端以及负载端的电压、电流，可将传输线部分看做一个二端口网络，或相应地用等值T型、π型电路来替代，但这些二端口的参数、等值电路应由分布参数模型来求出。

②　虽然等值电路是集总参数电路，但其中的Z、Y参数都是在一定的频率下求得的，并非传输线线路参数的直接归结。因此不能误解为此时分布参数模型可以由集总参数模型来代替。

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