传输线分布参数模型与物理模型
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传输线原理1、传输线模型的前提假设(1)忽略金属电阻,假设金属为等势体;(2)假设电极下方半导体和相邻电极之间半导体的薄层电阻相同。
2、模型推导及物理解释Figure 3 Current transfer from semiconductor to metal represented by the arrows. Thesemiconductor/metal contact is represented by the C sh R ρ- equivalent circuit with the currentchoosing the path of least resistance图4 微分电路对微分电阻进行计算:/()/C C S sh dR W dx dR R dx Wρ=⋅⎧⎨=⋅⎩ (1)所以图4中的sh R R W=,C W G ρ=。
根据等效微分电路可以列出方程:()()()()()()u x dx u x Rdx i x i x dx i x Gdx u x +-=⋅⎧⎨+-=⋅⎩ (2) 方程可以改写成:()()()()du x Ri x dxdi x Gv x dx⎧=⎪⎪⎨⎪=⎪⎩ (3) 写成二阶常微分方程的形式:222222()()0()()0d u x u x dx d i x i x dx αα⎧-=⎪⎪⎨⎪-=⎪⎩ (4) 该常微分方程组的通解形式为:12120()()x x x x u x A e A e A e A e i x Z αααα--⎧=+⎪-⎨=⎪⎩(5)其中,0Z ==1、当给定边界条件0x =处电压、电流分别为1U 、1I 时,代入通解中求出系数得出最终解(部分文献给出这样的形式):11011011011000()22()22x x x x U I Z U I Z u x e e U I Z U I Z i x e e Z Z αααα--+⋅-⋅⎧=+⎪⎪⎨+⋅-⋅⎪=-⎪⎩(6) 将解的形式改写成双曲函数的形式:110110()cosh sinh ()cosh sinh u x U x I Z x U i x I x x Z αααα=+⋅⎧⎪⎨=+⎪⎩(7)2、如果给定边界条件0x =处电流为(0)0i =,x L =处电流为()i L I =,可以求得系数为0122sinh I Z A A Lα⋅==,最终解为(部分文献给出这样的形式):0()cosh sinh I Z u x x Lαα⋅= (8)由于图4中的x 坐标定在接触电极的右端,改成接触电极的左端,上述方程应该变成:()cosh ()sinh I Z u x L x Lαα⋅=- (9)电压曲线在图5中画出,可以看出当电流从半导体流入金属时,接触电极下方的电压随着x 轴的方向而衰减,当电压衰减到1/e 时的位置称为电流的扩散长度,有1T L α==扩散长度可以看成电流从半导体流入金属时,在电极下方大部分电流扩散的距离。
浅析雷电波在传输线分上的传播特性作者:龙思朝来源:《科技经济市场》2008年第11期摘要:本文利用传输线的物理模型和数学模型,分析雷电波在传输线上的电压和电流变化、产生的特性阻抗、传输速度及其具有的趋肤效应。
关键词:雷电波;传输线;传播特性1引言《建筑物防雷设计规范》规定各类建筑物的雷电波侵入防护设计,应采用屏蔽、接地和等电位连接的措施,同时要求防雷专业设计人员对用于等电位连接的浪涌保护器通过的雷电流进行估算。
因此,分析雷电波在传输线(电源和信号)上的传播特性是十分有必要的。
雷电波侵入是通过导线或各种管道等媒介传播的脉冲电磁波,它极易危及人身安全或造成设备损坏。
对于沿导线传输的雷电波问题,传输线上的电压和电流的传播状况跟雷电波中的电场和磁场分量的传播状况是极其相似的。
因此可以借助传输线的理论来分析和计算雷电波的一些特性和参数。
2传输线的物理模型传输线的一般物理模型如图1.1所示,下面分别对图中的参数作简要说明。
单位长度电阻(R)它是模拟传输线材料的欧姆损耗(包括高频信号在导体中的趋肤效应),它的单位是R/m。
单位长度电感(L)它是模拟传输线的自感作用,它的单位是H/m。
单位长度电容(C)它是模拟两根靠得比较近的导线之间存在的电容效应,其与两根导线的形状、距离和其中填充的介质性质有关,它的单位是F/m。
单位长度电导(G)它是模拟所有介质中的各种损耗,如:泄漏电流损耗、介质欧姆损耗等,它的单位是Ω/m。
以上四个参数中,最主要的是电感(L)和电容(C),他们分别表示传输线四周存在着磁场和电场。
3传输线的数学模型本文所说的数学模型是指有关传输线上的电压和电流的传输方程,传输线上任意一点的电压变化和电流变化的方程,数学上早有推导,他们分别是:从该数学模型上的传输方程表明:传输线上的电压和电流的变化规律是完全相同的,并且电压、电流都是时间和位移的函数。
4雷电波在传输线上的传播特性4.1雷电波在传输线上的电压和电流变化。
传输线的集总参数模型
传输线的集总参数模型是一种用于描述传输线特性的电路模型,它将传输线看作是由一系列的集中参数元件组成的电路。
这些元件包括电阻、电感、电容和电导,它们分别代表传输线上的电阻、电感、电容和电导。
在集总参数模型中,传输线被分为许多微小段,每一段都被视为一个集总参数元件。
这些元件的参数值是根据传输线的物理尺寸、材料和几何形状等参数计算得出的。
使用集总参数模型,我们可以方便地描述传输线的电压和电流的行为,并预测其在不同频率和不同条件下的一致性和损耗。
这种方法在高频和宽频带应用中特别有用,因为这些应用需要精确地控制信号的传播和衰减。
然而,集总参数模型也有其局限性。
它不适用于非常长的传输线或非常低的频率,因为这种情况下需要考虑分布参数效应。
此外,集总参数模型也不能准确地描述传输线的辐射效应和非线性效应。
总的来说,传输线的集总参数模型是一种非常有用的工具,可以帮助我们理解和设计传输线系统。
但是,在使用它时,我们需要注意其适用范围和局限性,以确保我们得到准确的结果。
电力系统仿真技术研究随着国民经济的发展,电力系统扮演着越来越重要的角色。
电力系统中的变压器、开关、线路等元件的状态及其运行参数就成为保证电力系统正常运行的重要因素。
为了有效地提高电力系统的运行效率和可靠性,电力系统仿真技术得到了广泛的应用。
电力系统仿真技术是指利用计算机模拟电力系统的运行过程,旨在预测和评估电力系统的运行性能、电力系统的正常和异常运行情况下的电压、电流、功率等参数的变化。
早期电力系统仿真仅限于概念化的方法,它们不仅耗时、耗力,而且精度很低。
它们不能解决非常复杂的电力系统问题。
而目前仿真技术已经得到很大的发展,已经超越了单纯的概念理解。
现在电力系统仿真技术主要分为四种类型: 电路仿真、状态仿真、大规模仿真和混合仿真。
在此,本文将着重介绍其中的电路仿真和大规模仿真。
一、电路仿真电路仿真是指对某一个电力系统元件的电气行为进行仿真,以分析对电力系统及气候条件的响应。
电路仿真模拟元件的行为,以更好地了解二者之间的相互影响。
在仿真的过程中,各元件的电气行为须根据实际电气参数及联接方式进行模拟。
电路仿真的基础是元件的模型及参数,其中元件的模型分类很多,本文仅列举几种实用的模型。
(一) 传输线模型传输线的仿真是电路仿真中最复杂的部分之一。
在传输线仿真过程中,需要建立电缆的等效电路和导体损耗等。
计算程序分五个步骤:类比元件模型的建立;计算原始系数;计算传输线分布参数;计算传输线中的瞬时电磁场;利用模型解决电路行为。
这些步骤中,前两个步骤是设计传输线仿真必要的条件,将电缆等效电路转换成等效行波电路。
后三个步骤是利用计算机分析传输线的复杂变化过程。
由于计算方法和电路的特性不同,因此传输线仿真通常是个性化的,每个仿真程序需要一个独特的解决方案。
(二) 变压器模型变压器模型是电路仿真中较为常见的模型之一。
变压器作为电力系统中的重要元件,在某些仿真应用中变得尤为重要。
变压器运行特性是决定电力系统中的电压、电流、功率和整体电气负载的关键因素。
bergeron传输线原理
Bergeron传输线原理是利用电报方程将复杂的计算过程和分布参数复杂的结构,转化为电源与电阻网络的简化过程。
Bergeron模型是电磁暂态计算中常用的分布参数模型,适用于电缆参数计算和模型仿真。
在微波和高速电路中,通常采用数值计算方法对传输线进行时域响应分析,其中Bergeron图法是一种有效的作图方法,具有物理概念清晰、直观形象、便于掌握等特点,适合在教学过程中实施。
如果你想了解更多关于Bergeron传输线原理的信息,可以查阅相关的文献资料或者咨询专业人士。