Exponenta Banner
exponenta event banner

Линия передачи

Линия передачи параметров, основанная на задержках или скошенных параметрах

развернуть все на странице
  • Библиотека:

  • Simscape/Электрические/Пассивные/Линии

  • Transmission Line block

Описание

Блок «Линия передачи» позволяет выбрать одну из следующих моделей линии передачи:

  1. Задержка и без потерь

  2. Задержка и потеря

  3. Габаритный параметр L-section

  4. Объемный параметр pi-section

  5. Строка распределенного параметра

Первый вариант обеспечивает наилучшую производительность моделирования, а варианты 2, 3 и 4 требуют все большей вычислительной мощности.

Задержка и без потерь

Этот первый вариант, Delay-based and losslessмоделирует линию передачи как фиксированный импеданс, независимо от частоты, плюс член задержки. Определяющими уравнениями являются:

v1 (t) - i1 (t) Z0 = v2 (t - τ) + я (t - τ) Z0(1)

2

v2 (t) - i2 (t) Z0 = v1 (t - τ) + i1 (t - τ) Z0(2)

где:

  • v1 - напряжение на левом конце линии передачи.

  • i1 - ток в левом конце линии передачи.

  • v2 - напряжение на правом конце линии передачи.

  • i2 - ток в правом конце линии передачи.

  • start- задержка линии передачи.

  • Z0 - импеданс линейной характеристики.

Задержки и потери

Для введения потерь, второй вариант, Delay-based and lossy, последовательно соединяет N компонентов на основе задержки, каждый из которых определяется вышеприведенными уравнениями, через набор резисторов, как показано на следующей иллюстрации.

N - целое число, большее или равное 1. r = R· LEN/N, где R - сопротивление линии на единицу длины, а LEN - длина линии.

Уклон L-сечения параметра

На следующей блок-схеме показана модель одного сегмента L-линии.

Параметризация скошенного параметра использует N копий вышеупомянутой модели сегмента, соединенных последовательно.

Параметры следующие:

  • R - линейное сопротивление на единицу длины.

  • L - линейная индуктивность на единицу длины.

  • C - линейная емкость на единицу длины.

  • G - проводимость линии на единицу длины.

  • LEN - длина линии.

  • N - количество сегментов серии.

Объемный параметр Pi-Section

Следующая блок-схема показывает модель одного сегмента pi-линии.

Параметризация скошенного параметра использует N копий вышеупомянутой модели сегмента, соединенных последовательно. Параметры определены для модели линии передачи L-образного сечения. В отличие от модели L-сечения, модель pi-сечения симметрична.

Параметризация модели линии смешанного параметра

Модели скошенных параметров (L-сечение или pi-сечение) являются наиболее сложными в моделировании, для которых обычно требуется гораздо больше сегментов (больше N), чем для модели с задержкой и потерями [1].

Производители кабелей обычно не указывают значение индуктивности на единицу длины, а вместо этого задают характеристический импеданс. Индуктивность, емкость и характеристический импеданс связаны:

L = C· Z02(3)

Блок позволяет задать значение L или Z0 при использовании модели параметра с уклоном.

Строка распределенного параметра

Линия распределенного параметра дает более точное моделирование на определенной частоте по сравнению с другими опциями, предоставляемыми этим блоком. Однако это не зависит от частоты. Точность модели будет падать за пределы точки частоты, указанной в параметре «Частота», используемом для спецификации rlcg.

Модель частотно-зависимой линии передачи см. в разделе Частотно-зависимая воздушная линия (трехфазная).

Электромагнитное поведение многожильной линии передачи описывается уравнением телеграфа.

I2 − YcV2 = − H (I1 + YcV1)(4)

I1 − YcV1 = − H (I2 + YcV2)(5)

Определить:

  • Ish, 1 = YcV1 - вектор шунтирующего тока, создаваемый на клемме 1 инжектируемыми напряжениями V1

  • Ish, 2 = YcV2 - вектор шунтирующего тока, создаваемый на клемме 2 инжектируемыми напряжениями V2

  • Irfl, 1 = 12 (I1 + YcV1) - Отраженные токи клеммы 1

  • Irfl, 2 = 12 (I2 + YcV2) - Отраженные токи клеммы 2

Затем можно переписать и решить уравнения 4 и 5:

I1 = Иш, 1 − 2HIrfl, 2

I2 = Иш, 2 − 2HIrfl, 1

На следующей блок-схеме показана эквивалентная схема для линии распределенных параметров.

Допущения и ограничения

  • Для опций параметра «Компинг» MathWorks рекомендует использовать трапециевидный решатель, например ode23t. Это связано с тем, что модели передачи скошенных параметров имеют очень слегка затухающую внутреннюю динамику, которая лучше всего подходит для трапециевидных решателей для численной точности.

  • Модель объемного параметра pi-section имеет параллельный конденсатор на обоих концах. Это означает, что не следует подключать его непосредственно к идеальному источнику напряжения, то есть источнику без внутреннего сопротивления. Модель L-образного сечения, однако, имеет последовательный входной резистор, и поэтому его можно подключить непосредственно к идеальному источнику напряжения.

Порты

Расположение портов см. на рисунке.

Сохранение

развернуть все

Электрический консервационный порт, связанный с одним концом внутреннего проводника линии передачи.

Порт экономии электроэнергии, связанный с одним концом внешнего экранирующего проводника линии передачи.

Электрический консервационный порт, связанный с одним концом внутреннего проводника линии передачи.

Порт экономии электроэнергии, связанный с одним концом внешнего экранирующего проводника линии передачи.

Параметры

развернуть все

Выберите одну из следующих моделей линий передачи:

  • Delay-based and lossless - Моделирование линии передачи как фиксированного импеданса, независимо от частоты, плюс член задержки, как описано в Delay-Based and Lossless. Это метод по умолчанию. Он обеспечивает наилучшую производительность моделирования.

  • Delay-based and lossy - Моделируйте линию передачи как ряд компонентов на основе задержки, соединенных последовательно через набор резисторов, как описано в Delay-Based и Lossy.

  • Lumped parameter L-section - Моделирование линии передачи в виде ряда сегментов L-линии, соединенных последовательно, как описано в разделе «Объемный параметр L-Section».

  • Lumped parameter pi-section - Моделируйте линию передачи как ряд сегментов пи-линии, соединенных последовательно, как описано в разделе «Объемный параметр пи-сечения».

  • Distributed parameter line - Смоделировать линию передачи как линию распределенных параметров, как описано в разделе Линия распределенных параметров.

Общая задержка линии передачи. Значение параметра должно быть больше нуля. Значение по умолчанию: 5 ns, что является типичным значением для однометрового коаксиального кабеля.

Зависимости

Этот параметр отображается только при выборе Delay-based and lossless или Delay-based and lossy для параметра Тип модели (Model type).

Выберите метод параметризации модели, как описано в разделе Параметризация модели линии блочного параметра:

  • By characteristic impedance and capacitance - Укажите значения параметров Характеристический импеданс и Емкость на единицу длины. Это метод по умолчанию.

  • By inductance and capacitance - Укажите значения параметров Индуктивность на единицу длины и Емкость на единицу длины.

Зависимости

Этот параметр отображается только при выборе Lumped parameter L-section или Lumped parameter pi-section для параметра Тип модели (Model type).

Характеристический импеданс линии передачи. Значение параметра должно быть больше нуля.

Зависимости

Этот параметр отображается только при выборе одного из следующих параметров:

  • Delay-based and lossless или Delay-based and lossy для параметра Тип модели (Model type).

  • Lumped parameter L-section или Lumped parameter pi-section для параметра Тип модели и By characteristic impedance and capacitance для параметра «Параметризация».

Частота, используемая для спецификации R, L, C, G, где:

  • R - линейное сопротивление на единицу длины.

  • L - линейная индуктивность на единицу длины.

  • C - линейная емкость на единицу длины.

  • G - проводимость линии на единицу длины.

Зависимости

Этот параметр отображается только при выборе Distributed parameter line для параметра Тип модели (Model type).

Эффективная индуктивность линии передачи на единицу длины. Значение параметра должно быть больше нуля.

Зависимости

Этот параметр отображается только при выборе Lumped parameter L-section, Lumped parameter pi-section или Distributed parameter line для параметра Тип модели и By inductance and capacitance для параметра «Параметризация».

Емкость линии передачи на единицу длины.

Зависимости

Этот параметр отображается только при выборе Lumped parameter L-section, Lumped parameter pi-section или Distributed parameter line для параметра Тип модели (Model type).

Общее сопротивление линии передачи (то есть сумма сопротивления для двух проводящих трактов) на единицу длины.

Зависимости

Этот параметр отображается только при выборе Delay-based and lossy, Lumped parameter L-section, Lumped parameter pi-section или Distributed parameter line для параметра Тип модели (Model type).

Проводимость между двумя проводниками линии передачи на единицу длины. Значение параметра должно быть больше или равно нулю.

Зависимости

Этот параметр отображается только при выборе Lumped parameter L-section, Lumped parameter pi-section или Distributed parameter line для параметра Тип модели (Model type).

Общая длина линии передачи. Значение параметра должно быть больше нуля.

Зависимости

Этот параметр отображается только при выборе Delay-based and lossy, Lumped parameter L-section, Lumped parameter pi-section или Distributed parameter line для параметра Тип модели (Model type).

Количество сегментов модели, используемых для представления линии передачи. Значение параметра должно быть целым числом, большим или равным 1.

Зависимости

Этот параметр отображается только при выборе Delay-based and lossy, Lumped parameter L-section или Lumped parameter pi-section для параметра Тип модели (Model type).

Примеры модели

Frequency-Dependent Transmission Line

Частотно-зависимая линия передачи

Пользовательская частотно-зависимая модель линии передачи. Характеристическую функцию допуска и распространения сначала получают из частотно-зависимого сопротивления, реактивного сопротивления и чувствительности. Производные значения подгоняются с помощью RF Toolbox™. Универсальная линейная модель (ULM) [1] затем реализуется в Simscape™ на основе установленных параметров. Сравнивают результаты модели частотно-зависимой линии передачи и классической модели пи-секционной линии передачи.

Ссылки

[1] Сассман-Форт, С.Э. и Джей Си Хантган. «SPICE Реализация моделей линий передачи с потерями и диодов Шоттки». Транзакции IEEE по теории и методам микроволн. т. 36, № 1, январь 1988.

Расширенные возможности

Создание кода C/C + +
Создайте код C и C++ с помощью Simulink ® Coder™

.

См. также

Представлен в R2012a

Документация Simscape Electrical

Поддержка