集总电路与分布式电路的概念?
2021-03-08

集总参数电路

集总假设:在器件尺寸远小于正常工作频率所对应的波长时,可将器件所反应的物理现象分别进行研究,就是如果器件具有电阻性、电容性等物理现象时,可以用电阻元件、电容元件等表示,并且分别进行研究。

条件:D远小于λ,通常取为λ>=100D

特点:采用集总参数电路模型分析时,意味着不考虑电路中电场与磁场的相互作用,无法考虑电磁波的传播现象,认为电能的传输是瞬时完成的,电路中任意两个端点间的电压和流入任一器件的电流完全确定,与器件的几何尺寸和空间位置无关。

在我国电力系统中,供电频率为50Hz,其对应波长6000km,而地球半径才约为6400km,所以在分析家用电路系统时,基本采用集总参数电路模型。

而在分析高电压远距离的电力传输线时,是比较典型的分布参数电路,因为这种电路长度达数百公里甚至几千公里,已可与波长相比拟。

分布参数电路

必须考虑电路元件参数的分布性的电路称为分布参数电路。这里说的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,也就是说电路中电压和电路不仅是时间的函数,还是空间位置的函数。

比如在传输线中,电压函数是U(t,x),而不是U(t)。

条件:电路元件的尺寸D与波长λ不满足λ>=100D时,就需要看作是分布参数电路。

特点:信号的传输具有电磁波的性质,在传输线中将会受到一定程度的退化和变质,比如出现延时、畸变、串音、反射、回波等现象,均为传输线效应。

传输线是传送能量或信号的各种传输线的总称。

通信系统中所用的信号传输线、发射天线和接收天线等的实际尺寸并不太长,但传送的信号却频率高、波长短,需要利用分布参数电路来分析。

研究分布参数电路时,通常以具有两条平行导线、而且参数沿线均匀分布的传输线为对象。这种传输线称为均匀传输线(或均匀长线)。

作这样的选择是因为实际应用的传输线可以等效转换成具有两条平行导线形式的传输线,而且这种均匀的传输线容易分析,一般都可以用传输线方程来求解,涉及到具体的数学问题,这里不详细说明。

总之,一个电路应该作为集总参数电路,还是作为分布参数电路,或者说,要不要考虑参数的分布性,取决于其本身的线性尺寸与表征其内部电磁过程的电压、电流的波长之间的关系。

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